JP4124387B2 - ブラウン管用シャドウマスク - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーブラウン管の蛍光面上に一様に略長方形のビームを形成するための、略長方形スロットと湾曲スロットを有するブラウン管用シャドウマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
略長方形の複数のスロットを有するカラーブラウン管用シャドウマスクの全体図を図６に示す。シャドウマスク６１は、スロット形成部６２とスカート部６３とからなっている。スロットを通過する電子ビームは、その中心Ｓにおいてはスロットに対して真っ直ぐに入射するが、外周方向にいくにつれてスロットに対して斜めに入射する。そのため、従来のシャドウマスクのスロットは、スロットを構成する表側開口部と裏側開口部の形成位置が調整されている。
【０００３】
図７は、従来型のシャドウマスク各部の表側開口部と裏側開口部の位置関係を示す概略図である。例えば、シャドウマスクの中央においては、図７（イ）に示すように、電子ビームの通過の邪魔にならないように大面積でエッチングされた表側開口部７２は、電子ビーム７３が入射する側の裏側開口部７１を略中央に配置するように設けられている。しかしながら、シャドウマスクの外周側、例えば図６に示すＹ座標軸上のＰ点、Ｘ座標軸上のＲ点および対角座標軸上のＱ点においては、図７の（ロ）、（ハ）、（ニ）にそれぞれ示すように、表側開口部７２は、スロットに対して斜めに入射する電子ビーム７３の通過の邪魔にならないように、裏側開口部７１に対して、シャドウマスク６１の外周寄りにずらすように設けられている。
【０００４】
こうしたシャドウマスクにおいて、電子ビームがシャドウマスクに衝突することによって生じる熱変形（ドーミングという。）を防止するため、ニッケル−鉄合金等の熱膨張率の小さい材料からなる金属薄板が、シャドウマスク用の金属薄板として使用されている。しかし、このような金属薄板を使用したシャドウマスクは高価であるので、安価な軟鋼製のシャドウマスクを厚板化して使用することによって、ブラウン管に装着した際のシャドウマスクの熱膨張を抑制してドーミングを防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシャドウマスクの厚板化は、エッチング加工により形成されたスロットの断面高さを大きくする。そのため、図７の（ロ）、（ハ）、（ニ）にそれぞれ示した外周側に形成されるスロットのように、表側開口部７２を単にずらしただけでは、斜めに入射した電子ビーム７３が、スロットの厚肉断面で遮断されてしまう。その結果、電子ビーム７３を、ブラウン管の蛍光面上に所定の形状でランディングさせることができないという問題を起こした。
【０００６】
図８〜図１０は、こうした問題を説明する概略図である。図８の（イ）は、図６に示すＸ座標軸上のＲ点に設けられるスロット形状を示すものであり、表側開口部７２を裏側開口部７１に対してずらしてエッチング加工したものである。スロットの中心部Ａを通過する電子ビーム７３は、図８（ロ）の断面図に示すように、十分にエッチング加工されて薄肉のステップ８１、８２が形成された側壁部８３、８４の間を所望の幅Ｗで通過することができるのに対し、スロットの長手方向の上端部Ｂを通過する電子ビーム７３は、図８（ハ）の断面図に示すように、十分にエッチング加工されていない側壁部８８に形成された厚肉のステップ８６によって遮断され、所望の幅Ｗで通過することができなくなる。こうしたスロットの中心部Ａと長手方向の上端部Ｂとで側壁部の形状、特にステップの厚さがそれぞれ異なるのは、表側開口部７２と裏側開口部７１との位置関係に起因するエッチング進行速度の相違によるものである。すなわち、スロットの中心部Ａではエッチング進行速度が大きく、十分な速度でエッチング加工されることによって薄肉のステップ８１、８２が形成される。これに対して、上端部Ｂではエッチング進行速度が小さく、十分なエッチング加工がされないので、開口幅の小さい裏側開口部７１からのエッチングが進行することによって、厚肉のステップ８５、８６が形成されるという現象が起こる。その結果、スロットを通過して蛍光面上にランディングする電子ビームのスポットは、入射した電子ビーム７３が十分にエッチング加工されない外周側の側壁部８８に形成された厚肉のステップ８６で遮断されることによって、ブラウン管外周側の境界線の上端部と下端部が欠けた湾曲形状となる。
【０００７】
また、図３において後述するように、スロットの長手方向両端部を通過する電子ビーム３１の（シャドウマスク中央側の）境界線３９は、開口面積が大きくなった裏側開口部１１によってその通過位置が変化する。そのため、略長方形のスロットの場合は、スロット中心部を通過する電子ビーム３１は、上記境界線３９と同じ位置を通過することができず、蛍光面上にランディングするスポットは、上記境界線３９の長手方向両端がシャドウマスク中央側に湾曲する現象を起こす場合がある。
【０００８】
従って、従来のシャドウマスク６１を使用した場合に、スロットを通過して蛍光面上にランディングする電子ビームのスポットは、図９に示すように、スポット９１の長手方向の両端が、ブラウン管の蛍光面の中央を通る縦座標軸に近づくように湾曲した形状となってしまう。こうしたスポット９１の変形は、電子ビーム７３の入射角が大きいときほど、すなわち前記の縦座標軸から離れて左右方向に向かうほど大きくなるといった問題がある。
【０００９】
図１０は、変形したスポット９１がブラウン管の蛍光面上にランディングした状態を示す概略図である。電子ビームのスポット９１のこのような変形は、本来、略長方形の形状で蛍光面にランディングすることによって得られる輝度が十分に得れらないといった問題を起こすおそれがある。また、ブラウン管の蛍光面の各部でそのスポット形状が異なるので、場所によって輝度に差が生じたり、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光むらが生ずるといった問題を起こすおそれがある。
【００１０】
上記問題を解決するため、本発明は、ブラウン管の蛍光面上にランディングする電子ビームのスポットが、所望する略長方形となるように形成したシャドウマスクの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、カラーブラウン管の蛍光面上に一様に略長方形のビームスポットを形成する多数のスロットを有するシャドウマスクにおいて、
前記シャドウマスクは、その中央を通る縦座標軸付近に設けられた略長方形スロットと、前記縦座標軸から離れた外周側に設けられた湾曲スロットとを有し、前記略長方形スロットは、電子ビームが入射する側にエッチング加工された略長方形の裏側開口部と、電子ビームの通過の邪魔にならないように大面積にエッチング加工された略長方形の表側開口部と、前記裏側開口部と前記表側開口部との間で傾斜した側壁部とからなり、
前記湾曲スロットは、電子ビームが入射する側にエッチング加工されて長手方向の両端が前記縦座標軸から遠ざかるように湾曲した裏側開口部と、電子ビームの通過の邪魔にならないように大面積にエッチング加工された略長方形の表側開口部と、前記裏側開口部と前記表側開口部との間で傾斜した側壁部とからなり、前記湾曲スロットの裏側開口部の湾曲の程度が、前記縦座標軸から離れるに従って大きくなることに特徴を有する。
【００１２】
この発明によれば、略長方形スロットの長手方向の両端が、シャドウマスクの中央を通る縦座標軸から遠ざかるように湾曲した湾曲スロットが設けられているので、従来のスロット形状では長手方向両端の側壁部によって遮蔽される電子ビームが、遮蔽されることなく通過することができる。その結果、ブラウン管の蛍光面上にランディングするスポットの長手方向の両端が欠けることがない。また、このような湾曲スロットは、スロットを形成するシャドウマスクの中央側の長辺も同様に湾曲しているので、スロットの長手方向両端の裏側開口部の端面エッジ間が拡大した場合であっても、ブラウン管の蛍光面上にランディングした電子ビームのスポットの形状を変形させることがない。さらに、湾曲スロットの湾曲の程度は、シャドウマスクの中央を通る縦座標軸から離れるに従って大きくなるように形成されるので、湾曲スロットへの電子ビームの入射角の変化に対応することができ、ブラウン管の蛍光面全域に渡って、略長方形の電子ビームのスポットを形成することができる。従って、本発明のシャドウマスクによれば、略長方形のスポットをブラウン管の蛍光面上に一様に形成することができるので、所定の位置に電子ビームをランディングさせることができ、輝度の低下や発色むらを起こすことがない。
【００１３】
上記の本発明において、前記湾曲スロットの側壁部には、当該湾曲スロットの中心部から長手方向の両端に向かうにしたがって、エッチング深さが次第に小さくなる表側開口部側のエッチング面と、エッチング深さが次第に大きくなる裏側開口部側のエッチング面とが、厚さ方向の中間部分において接触したステップが形成され、前記湾曲スロットの裏側開口部は、当該湾曲スロットの中心部から長手方向の両端に向かうにしたがって、対向幅が拡大した端面エッジを有することが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、湾曲スロットの側壁部は、その中心部から長手方向の両端に向かうにしたがって、エッチング深さが小さくなる表側開口部側のエッチング面と、エッチング深さが大きくなる裏側開口部側のエッチング面とで形成されたステップを、厚さ方向の中間部分に有するので、スロットの長手方向両端に向かうほどステップは厚くなる。そのため、スロットの長手方向両端を通過する電子ビームのシャドウマスク外周側の境界線は、厚くなったステップによってその通過が妨げられる。しかしながら、湾曲スロットの裏側開口部は、その長手方向両端がシャドウマスク外周側に湾曲するように形成されているので、スロット両端部を通過する電子ビームは、厚くなったステップが形成された場合であっても、スロット中心部を通過する電子ビームの上記境界線と同じ座標位置を通過することになる。その結果、蛍光面上にランディングするスポットは、上記境界線が真っ直ぐになる。
【００１５】
また同時に、この湾曲スロットの裏側開口部は、当該湾曲スロットの中心部から長手方向両端部に向かうにしたがって、対向幅が拡大した端面エッジを有するので、裏側開口部の長手方向の端面エッジのうち、シャドウマスクの中央側の端面エッジが前記の縦座標軸に平行に形成されることとなる。その結果、湾曲スロットに入射するシャドウマスク中央側の電子ビームは、湾曲することなく真っ直ぐな境界線となって通過し、蛍光面上にランディングする。その結果、ブラウン管の蛍光面上にランディングするスポットの形状を湾曲させることなく略長方形とすることができる。
【００１６】
さらに、前記湾曲スロットは、当該湾曲スロットの中心点と当該湾曲スロットの長手方向両端部の開口幅の中心点とを結んだ湾曲度表示線と、当該湾曲スロットの中心点を通る縦座標軸とのなす角度が、１０度以下であることが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、シャドウマスクの中央を通る縦座標軸から離れるに従って大きくなる湾曲の程度を、湾曲スロットの中心点を通る縦座標軸に対して、１０度以下の範囲の角度で湾曲させることによって、略長方形のスポットをブラウン管の蛍光面上に一様に形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は、本発明のブラウン管用シャドウマスクの各部に形成されたスロットの形状を示している。本発明のシャドウマスクの全体形状は、図６に示す従来のシャドウマスク６１と同じ形状であり、スロット形成部６２とスカート部６３からなっている。スロットは、電子ビーム９が入射する側にエッチング加工された裏側開口部１と、電子ビーム９の通過の邪魔にならないように大面積でエッチング加工された表側開口部２と、裏側開口部１と表側開口部２との間で傾斜した側壁部３、…、６とで構成されている。本発明のシャドウマスクは、ブラウン管の蛍光面上全域に渡って略長方形の電子ビームのスポットが形成されるように、そのスロットが形成されている。以下、シャドウマスクの各部に形成されるスロットの形状について説明する。
【００１９】
図１は、図６に示すＸ座標軸とＹ座標軸とが交わるＳ点のスロットの正面図（イ）、Ａ１−Ａ１断面図（ロ）およびＡ２−Ａ２断面図（ハ）である。図１（イ）に示すように、Ｓ点のスロットは、裏側開口部１と表側開口部２の何れも略長方形で形成されている。電子ビーム９は、Ｓ点のスロットに対して直角に入射するので、表側開口部２は、裏側開口部１をその中心とするように形成されている。従って、表側開口部２の開口中心Ｍと裏側開口部の開口中心Ｎは、それぞれ一致し、図１の（ロ）（ハ）に示すように、エッチング加工によって形成された側壁部３、４の形状は左右対称となる。なお、スロットの側壁部には、表側開口部側のエッチング面と、裏側開口部側のエッチング面とが、厚さ方向の中間部分において接触したステップが形成されている。
【００２０】
図１（ロ）の断面図に示すように、スロットの中心部ではエッチング進行速度が大きいので、側壁部３、４にそれぞれ形成されるステップ１５、１６の厚さＨ、ｈは何れも薄くなる。
【００２１】
一方、図１（ハ）の断面図に示すように、スロットの下端部ではエッチング進行速度が小さいので、開口幅の小さい裏側開口部１からのエッチングが進行することとなる。その結果、側壁部３、４にそれぞれ形成されるステップ１５、１６の厚さＨ、ｈが図１（ロ）に示す場合よりも厚くなるとともに、裏側開口部１のエッチング開口面積が大きくなって、端面エッジが拡大する。しかし、こうしたエッチング速度の相違にも関わらず、電子ビーム９が通過するステップ１５、１６間の幅Ｗは、図１（ロ）に示したスロットの中心部の幅と同じ幅で形成される。そのため、Ｓ点のスロットを通過した電子ビーム９は、蛍光面上で略長方形のスポットを形成する。
【００２２】
図２は、図６に示すＹ座標軸上のＰ点のスロットの正面図（イ）、Ｂ１−Ｂ１断面図（ロ）およびＢ２−Ｂ２断面図（ハ）である。図２（イ）に示すように、Ｐ点のスロットは、図１に示したＳ点のスロットと同一形状の裏側開口部１と表側開口部２とで形成されている。表側開口部２は、スロットに対して斜めに入射する電子ビーム９の通過の邪魔にならないように、裏側開口部１に対してシャドウマスクの外周寄りにシフトするように形成されている。Ｐ点のスロットは、Ｙ座標軸上にあるので、表側開口部２の開口中心Ｍと裏側開口部１の開口中心Ｎは、それぞれ一致し、図２の（ロ）（ハ）に示すように、エッチング加工によって形成された側壁部３、４の形状は左右対称となる。
【００２３】
図２（ロ）（ハ）に示したＰ点のスロット各部の断面形状は、図１（ロ）（ハ）に示したＳ点のスロット各部の断面形状と同じであり、同じ態様のエッチング状態で形成される。そのため、斜めに入射してＰ点のスロットを通過した電子ビーム９は、表側開口部２に邪魔されることなく、蛍光面上で略長方形のスポットを形成する。
【００２４】
図３は、図６に示すＸ座標軸上のＲ点のスロットの正面図（イ）、Ｃ１−Ｃ１断面図（ロ）、Ｃ２−Ｃ２断面図（ハ）およびＣ３−Ｃ３断面図（ニ）である。図３（イ）に示すように、Ｒ点のスロットは、図１や図２で示した略長方形の裏側開口部１の長手方向の両端部（上下端部）が、図６に示すＹ座標軸（シャドウマスク１の中央を通る縦座標軸）から遠ざかるように湾曲して形成された裏側開口部１１と、略長方形の表側開口部２とで形成されている。表側開口部２は、スロットに対して斜めに入射する電子ビーム３１の通過の邪魔にならないように、裏側開口部１に対してシャドウマスクの外周寄りにシフトするように形成されている。そのため、表側開口部２の開口中心Ｍは、裏側開口部１１の開口中心Ｎに対してシャドウマスク１の外周側にシフトしている。
【００２５】
図３（ロ）の断面図に示すように、スロットの中心部ではエッチング進行速度が大きいので、側壁部３、４にそれぞれ形成されるステップ３５、３６の厚さＨ、ｈは何れも薄くなるが、表側開口部２の開口中心Ｍがシャドウマスクの外周側にシフトしているので、シャドウマスク中央側の側壁部３に形成されたステップ３５の厚さＨは、シャドウマスク外周側の側壁部４に形成されたステップ３６の厚さｈに比べて厚くなる。このようにエッチング加工されたスロットのＣ１−Ｃ１断面部に斜めから入射した電子ビーム３１は、シャドウマスク中央側の裏側開口部１１の端面エッジ３７と、シャドウマスク外周側の側壁部４のステップ３６とによって通過する幅Ｗが決定されてスロットを通過する。このときの電子ビーム３１の通過する幅Ｗは、図１と図２で示した略長方形スロットが形成されたステップ１５、１６間の幅Ｗに等しくなる。
【００２６】
図３（ハ）の断面図に示すように、スロットの下端部ではエッチング進行速度がやや低下するので、表側開口部２からのエッチング深さが小さくなる代わりに、裏側開口部１１からのエッチングが進行してその深さがやや大きくなる。その結果、側壁部３の各ステップ３５、３６の厚さＨ、ｈが、図３（ロ）で示した場合よりもそれぞれ厚くなるとともに、裏側開口部１１のエッチング開口面積がやや大きくなる。しかし、シャドウマスク中央側の裏側開口部１１の端面エッジ３７の座標位置は、図３（ロ）に示す端面エッジの座標位置とほぼ同じになると共に、シャドウマスク外周側の側壁部４のステップ３６の座標位置も、図３（ロ）に示すステップ３６の座標位置から深さ方向にシフトした同一の座標位置となる。このようにエッチング加工されたスロットのＣ２−Ｃ２断面部に斜めから入射した電子ビーム３１は、シャドウマスク中央側の裏側開口部１１の端面エッジ３７と、シャドウマスク外周側の側壁部４のステップ３６とによって通過する幅Ｗが決定されてスロットを通過する。Ｃ２−Ｃ２断面部の裏側開口部１１の形成位置は、Ｃ１−Ｃ１断面部よりも表側開口部２の開口中心Ｍ寄りに設けられているにもかかわらず、電子ビーム３１の通過する幅Ｗは、図１と図２で示した略長方形スロットが形成されたステップ１５、１６間の幅Ｗに等しくなると共に、図３（ロ）の断面部を通過する幅および通過する座標位置が一致する。
【００２７】
図３（ニ）の断面図に示すように、スロットの下端部ではエッチング進行速度が小さいので、表側開口部２からのエッチング深さがさらに小さくなる代わりに、裏側開口部１１からのエッチングが進行してその深さが大きくなる。その結果、側壁部３の各ステップ３５、３６の厚さＨ、ｈが、図３（ハ）で示した場合よりもそれぞれ厚くなるとともに、裏側開口部１１のエッチング開口面積がさらに大きくなる。しかし、シャドウマスク中央側の裏側開口部１１の端面エッジ３７の座標位置は、図３（ロ）（ハ）に示す端面エッジの座標位置とほぼ同じになると共に、シャドウマスク外周側の側壁部４のステップ３６の座標位置も、図３（ロ）（ハ）に示すステップ３６の座標位置から上方にシフトした同一の座標位置となる。このようにエッチング加工されたスロットのＣ３−Ｃ３断面部に斜めから入射した電子ビーム３１は、シャドウマスク中央側の裏側開口部１１の端面エッジ３７と、シャドウマスク外周側の側壁部４のステップ３６とによって通過する幅Ｗが決定されてスロットを通過する。Ｃ３−Ｃ３断面部の裏側開口部１１の形成位置は、Ｃ２−Ｃ２断面部よりもさらに表側開口部２の開口中心Ｍ寄りに設けられているにもかかわらず、電子ビーム３１の通過する幅Ｗは、図１と図２で示した略長方形スロットの形成されたステップ１５、１６間の幅Ｗに等しくなるとともに、図３（ロ）（ハ）の断面部を通過する幅および通過する座標位置が一致する。
【００２８】
図４は、図６に示す対角座標軸上のＱ点のスロットの正面図（イ）、Ｄ１−Ｄ１断面図（ロ）、Ｄ２−Ｄ２断面図（ハ）およびＤ３−Ｄ３断面図（ニ）である。図４（イ）に示すように、Ｑ点のスロットは、図３に示したＲ点の湾曲スロットと概ね同一形状の裏側開口部１１と表側開口部２とで形成されている。ここで、概ね同一形状とするのは、スロットが設けられるシャドウマスクの座標位置によっては、電子ビームの入射角による若干の調整が必要となることによる。表側開口部２は、スロットに対して斜めに入射する電子ビーム３１の通過の邪魔にならないように、裏側開口部１１に対してシャドウマスクの外周寄りにシフトするように形成されている。Ｑ点のスロットは、対角座標軸上にあると共に、図２に示すＰ点の略長方形スロットの真横に位置し且つ図３に示すＲ点の湾曲スロットの真上に位置する。従って、裏側開口部１１に対する表側開口部１の相対位置は、Ｘ座標軸方向においてはＲ点の湾曲スロットと同じ座標位置となり、Ｙ座標軸方向においてはＰ点の略長方形スロットと同じ座標位置となるように形成されている。
【００２９】
図４（ロ）（ハ）（ニ）に示したＱ点のスロット各部の断面形状は、図３（ロ）（ハ）（ニ）に示したＲ点の湾曲スロット各部の断面形状と概ね同じであり、同じ態様のエッチング状態で形成される。そのため、斜めに入射してＱ点のスロットを通過した電子ビーム３１は、表側開口部２に邪魔されることなく、蛍光面上で略長方形のスポットを形成する。
【００３０】
以上のように、シャドウマスクの左右外周側に配置されるスロットは、その中心部から下端部に向かうにしたがって、エッチング進行速度の低下に伴う断面形状の変化が起こる。すなわち、スロットの中心部から下端部に向かうにしたがって、表側開口部２からのエッチング深さが小さくなるので、相対的に裏側開口部１１からのエッチング深さが大きくなって、側壁部３、４のステップ３５、３６の厚さＨ、ｈが厚くなると共に、裏側開口部１１のエッチング開口面積も大きくなる。
【００３１】
スロット下端部を通過する電子ビーム３１のシャドウマスク外周側の境界線４０は、厚くなったステップ３６によってその通過が妨げられる。そのため、従来のような略長方形スロットの場合は、スロット中心部を通過する電子ビーム３１は、上記境界線４０と同じ位置を通過することができず、蛍光面上にランディングするスポットは、上記境界線４０の長手方向両端が欠けるような変形を生じて湾曲する。しかし、本発明においては、スロットの長手方向の両端がシャドウマスク外周側に湾曲するように裏側開口部１１が形成されるので、スロット下端部を通過する電子ビーム３１は、厚くなったステップ３６が形成された場合であっても、スロット中心部を通過する電子ビーム３１の上記境界線４０と同じ座標位置を通過することになり、蛍光面上にランディングするスポットは、上記境界線４０が真っ直ぐになる。
【００３２】
一方、スロット下端部を通過する電子ビーム３１のシャドウマスク中央側の境界線３９は、開口面積が大きくなった裏側開口部１１によってその通過位置が変化する。そのため、従来のような略長方形のスロットの場合は、スロット中心部を通過する電子ビーム３１が上記境界線３９と同じ位置を通過することができず、蛍光面上にランディングするスポットは、上記境界線３９の長手方向両端がシャドウマスク中央側に湾曲する。しかし、本発明においては、スロットの長手方向の両端がシャドウマスク外周側に湾曲するように裏側開口部１１が形成されることによって、裏側開口部１１の端面エッジ３７の座標位置がスロットの中心部と下端部とでほぼ同じ座標位置になるので、スロット下端部を通過する電子ビーム３１は、裏側開口部１１の開口面積が大きくなっても、スロット中心部を通過する電子ビーム３１の上記境界線３９と同じ座標位置を通過することになり、蛍光面上にランディングするスポットの上記境界線３９が真っ直ぐになる。
【００３３】
こうしたことは、スロットの下端部に限らず上端部においても同様の現象であるので、上端部側も下端部側と同様の形状とすることが好ましい。その結果、裏側開口部１１を、Ｙ座標軸から遠ざかるように湾曲して形成することによって、ブラウン管の蛍光面上にランディングするスポットの形状を湾曲させることなく、略長方形とすることができる。
【００３４】
また、シャドウマスク中央側の側壁部３のステップ３５の厚さＨは、比較的厚く形成されるので、シャドウマスクがプレス加工される際の大きなプレス圧力が加わったとしても、そのステップ２５が変形することはない。また、たとえ変形した場合であっても、ブラウン管の蛍光面上にランディングした電子ビーム３１のスポットの形状を変形させるほど変形することはない。
【００３５】
湾曲スロットの湾曲の程度は、シャドウマスク１の各部分によって、１０度以下の角度で湾曲させることが好ましい。湾曲の程度は、湾曲スロットの中心点と湾曲スロットの長手方向両端部の開口幅の中心点とを結んだ湾曲度表示線と、湾曲スロットの中心点を通る縦座標軸とのなす角度で表す。
【００３６】
図１や図２で説明したように、シャドウマスク１の中央を通る縦座標軸付近では、スロットに対して電子ビームがほぼ正面から直角に入射するので、電子ビームは、スロットの上下端部に形成された厚肉ステップによって遮蔽される等の影響を受けることが少ない。また、縦座標軸付近であれば、シャドウマスクの上辺側であっても下辺側であっても特に影響されることはない。そのため、シャドウマスク１の中央を通る縦座標軸付近のスロットは、略長方形または小さい角度の湾曲形状とすることが好ましい。
【００３７】
しかし、図３や図４で説明したように、シャドウマスク１の外周側では、スロットに対して電子ビームが斜めから傾斜して入射するので、電子ビームは、スロットの長手方向両端部に形成された厚肉ステップによって遮蔽される。厚肉ステップに遮蔽される程度は、スロットに対する電子ビームの入射角が小さくなるにしたがって、すなわちシャドウマスク１の中央を通る縦座標軸から離れるにしたがって大きくなるので、スロットを湾曲させる角度も、シャドウマスク１の中央を通る縦座標軸から離れるにしたがって上記の範囲内で大きくすることが好ましい。なお、その遮蔽の程度は、上辺側でも下辺側でもあまり変わらないので、スロットを湾曲させる角度も、シャドウマスク１の中央を通る縦座標軸から距離が同じ場合には同じ角度とすることが好ましい。
【００３８】
次に、上述したブラウン管用シャドウマスクを製造するためのフォトマスクについて説明する。
【００３９】
図５は、シャドウマスク１を製造するためのフォトマスクパターンの一例と、各パターンの位置関係を示している。図５（イ）は、シャドウマスクの略長方形の表側開口部２を形成するための表側開口パターン５２を示し、図５（ロ）は、シャドウマスクの湾曲した裏側開口部１を形成するための裏側開口パターン５１を示している。また、図５（ハ）は、表側開口パターン５２を有するフォトマスクと、裏側開口パターン５１を有するフォトマスクとを用いて露光する際の、各パターンの位置関係を示している。
【００４０】
表側開口パターン５２は、図５（イ）に示すように、角が直角の長方形である。そして、この表側開口パターン５２を有するフォトマスクは、シャドウマスク１の略長方形の表側開口部２にそれぞれ対応した所定の位置に設けられる。
【００４１】
裏側開口パターン５１は、図５（ロ）に示すように、フォトマスクの中央を通る縦座標軸から遠ざかるように、長方形状の上部パターン５３と、同じく長方形状の下部パターン５４とが上下対象に形成された屈曲パターンである。屈曲パターンの屈曲角度は、パターン中央の中心点５５を通る縦座標軸に対して１０度以下の角度で折り曲げるように形成されている。屈曲角度は、エッチング加工後に形成されるシャドウマスクのスロットの湾曲する角度と同じになるので、フォトマスクの中央を通る縦座標軸から離れるにしたがってその角度は大きくなる。こうした裏側開口パターン５１を有するフォトマスクは、シャドウマスク１の湾曲した裏側開口部１１にそれぞれ対応した所定の位置に設けられる。また、シャドウマスク１の中央を通る縦座標軸付近に設けられる裏側開口部１は、略長方形状であるので、フォトマスクの中央付近も同様に、長方形の裏側開口パターンが形成される。
【００４２】
シャドウマスク１は、以上説明したフォトマスクを使用することによって、従来公知の方法で形成することができる。通常、フォトエッチングの各工程で行われ、連続したインライン装置で製造される。例えば、金属板の両面に水溶性コロイド系フォトレジスト等を塗布し、乾燥後、その表面には上述の表側開口パターン５２を形成したフォトマスクを密着させ、裏側には上述の裏側開口パターン５１を形成したフォトマスクを密着させて、高圧水銀等の紫外線によって露光し、水で現像する。なお、図５（ハ）に示すように、表側開口パターン５２を形成したフォトマスクと、裏側開口パターン５１を形成したフォトマスクの位置関係は、得られるシャドウマスクに形成された表側開口部２と裏側開口部１、１１との位置関係に同じになるように配置する。レジスト膜画像で周囲をカバーされた金属露出のスロット部は、各部のエッチング進行速度の相違に基づいて、上述したような各々の断面部特有の形状で形成される。なお、エッチング加工は、熱処理等された後、両面側から塩化第２鉄溶液をスプレー等して行われ、その後、水洗い、剥離等の後工程を連続的に行うことによってシャドウマスクが製造される。
【００４３】
このフォトマスクによって、ブラウン管の蛍光面全域に渡って略長方形の電子ビームのスポットの形成が可能なシャドウマスクを製造することができる。得られたシャドウマスクを使用することによって、シャドウマスクを通過した電子ビームは、図１１に示す従来のような位置ずれを起こさないで、蛍光面上の所定の位置に正確に照射する。その結果、蛍光面全域に渡って所望の輝度とすることができると共に、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光むらも起きることがない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のブラウン管用シャドウマスクによれば、略長方形スロットの長手方向の両端が、シャドウマスクの中央を通る縦座標軸から遠ざかるように湾曲した湾曲スロットが設けられているので、従来のスロット形状では長手方向両端の側壁部によって遮蔽される電子ビームが、遮蔽されることなく通過することができる。その結果、ブラウン管の蛍光面上にランディングするスポットの長手方向の両端が欠けることがない。また、このような湾曲スロットは、スロットを形成するシャドウマスクの中央側の長辺も同様に湾曲しているので、スロットの長手方向両端の裏側開口部の端面エッジ間が拡大した場合であっても、ブラウン管の蛍光面上にランディングした電子ビームのスポットの形状を変形させることがない。さらに、湾曲スロットの湾曲の程度は、シャドウマスクの中央を通る縦座標軸から離れるに従って大きくなるように形成されるので、湾曲スロットへの電子ビームの入射角の変化に対応することができ、ブラウン管の蛍光面全域に渡って、略長方形の電子ビームのスポットを形成することができる。従って、本発明のシャドウマスクによれば、略長方形のスポットをブラウン管の蛍光面上に一様に形成することができるので、所定の位置に電子ビームをランディングさせることができ、輝度の低下や発色むらを起こすことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図６に示すＸ座標軸とＹ座標軸が交わるＳ点のスロットの正面図（イ）、Ａ１−Ａ１断面図（ロ）およびＡ２−Ａ２断面図（ハ）である。
【図２】図６に示すＹ座標軸上のＰ点のスロットの正面図（イ）、Ｂ１−Ｂ１断面図（ロ）およびＢ２−Ｂ２断面図（ハ）である。
【図３】図６に示すＸ座標軸上のＲ点のスロットの正面図（イ）、Ｃ１−Ｃ１断面図（ロ）、Ｃ２−Ｃ２断面図（ハ）およびＣ３−Ｃ３断面図（ニ）である。
【図４】図６に示す対角座標軸上のＱ点のスロットの正面図（イ）、Ｄ１−Ｄ１断面図（ロ）、Ｄ２−Ｄ２断面図（ハ）およびＤ３−Ｄ３断面図（ニ）である。
【図５】シャドウマスクを製造するためのフォトマスクパターンの一例と、各パターンの位置関係を示している。
【図６】略長方形の複数のスロットを有する従来型のカラーブラウン管用シャドウマスクの全体図である。
【図７】従来型のシャドウマスク各部の表側開口部と裏側開口部の位置関係を示す概略図である。
【図８】従来型のシャドウマスクのスロットの中心部と上端部の断面図である。
【図９】従来型のシャドウマスクのスロットと、そのスロットを通過して蛍光面上にランディングする電子ビームのスポット形状を示す概略図である。
【図１０】変形したスポットがブラウン管の蛍光面上にランディングした状態を示す概略図である。
【符号の説明】
１、１１ 裏側開口部
２ 表側開口部
３、４、５、６ 側壁部
１５、１６、２５、２６、３５、３６、４５、４６ ステップ
７、８、３７、３８ 端面エッジ
５１ 裏側開口パターン
５２ 表側開口パターン
５３ 上部パターン
５４ 下部パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーブラウン管の蛍光面上に一様に略長方形のビームを形成するための、略長方形スロットと湾曲スロットを有するブラウン管用シャドウマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
略長方形の複数のスロットを有するカラーブラウン管用シャドウマスクの全体図を図６に示す。シャドウマスク６１は、スロット形成部６２とスカート部６３とからなっている。スロットを通過する電子ビームは、その中心Ｓにおいてはスロットに対して真っ直ぐに入射するが、外周方向にいくにつれてスロットに対して斜めに入射する。そのため、従来のシャドウマスクのスロットは、スロットを構成する表側開口部と裏側開口部の形成位置が調整されている。
【０００３】
図７は、従来型のシャドウマスク各部の表側開口部と裏側開口部の位置関係を示す概略図である。例えば、シャドウマスクの中央においては、図７（イ）に示すように、電子ビームの通過の邪魔にならないように大面積でエッチングされた表側開口部７２は、電子ビーム７３が入射する側の裏側開口部７１を略中央に配置するように設けられている。しかしながら、シャドウマスクの外周側、例えば図６に示すＹ座標軸上のＰ点、Ｘ座標軸上のＲ点および対角座標軸上のＱ点においては、図７の（ロ）、（ハ）、（ニ）にそれぞれ示すように、表側開口部７２は、スロットに対して斜めに入射する電子ビーム７３の通過の邪魔にならないように、裏側開口部７１に対して、シャドウマスク６１の外周寄りにずらすように設けられている。
【０００４】
こうしたシャドウマスクにおいて、電子ビームがシャドウマスクに衝突することによって生じる熱変形（ドーミングという。）を防止するため、ニッケル−鉄合金等の熱膨張率の小さい材料からなる金属薄板が、シャドウマスク用の金属薄板として使用されている。しかし、このような金属薄板を使用したシャドウマスクは高価であるので、安価な軟鋼製のシャドウマスクを厚板化して使用することによって、ブラウン管に装着した際のシャドウマスクの熱膨張を抑制してドーミングを防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシャドウマスクの厚板化は、エッチング加工により形成されたスロットの断面高さを大きくする。そのため、図７の（ロ）、（ハ）、（ニ）にそれぞれ示した外周側に形成されるスロットのように、表側開口部７２を単にずらしただけでは、斜めに入射した電子ビーム７３が、スロットの厚肉断面で遮断されてしまう。その結果、電子ビーム７３を、ブラウン管の蛍光面上に所定の形状でランディングさせることができないという問題を起こした。
【０００６】
図８〜図１０は、こうした問題を説明する概略図である。図８の（イ）は、図６に示すＸ座標軸上のＲ点に設けられるスロット形状を示すものであり、表側開口部７２を裏側開口部７１に対してずらしてエッチング加工したものである。スロットの中心部Ａを通過する電子ビーム７３は、図８（ロ）の断面図に示すように、十分にエッチング加工されて薄肉のステップ８１、８２が形成された側壁部８３、８４の間を所望の幅Ｗで通過することができるのに対し、スロットの長手方向の上端部Ｂを通過する電子ビーム７３は、図８（ハ）の断面図に示すように、十分にエッチング加工されていない側壁部８８に形成された厚肉のステップ８６によって遮断され、所望の幅Ｗで通過することができなくなる。こうしたスロットの中心部Ａと長手方向の上端部Ｂとで側壁部の形状、特にステップの厚さがそれぞれ異なるのは、表側開口部７２と裏側開口部７１との位置関係に起因するエッチング進行速度の相違によるものである。すなわち、スロットの中心部Ａではエッチング進行速度が大きく、十分な速度でエッチング加工されることによって薄肉のステップ８１、８２が形成される。これに対して、上端部Ｂではエッチング進行速度が小さく、十分なエッチング加工がされないので、開口幅の小さい裏側開口部７１からのエッチングが進行することによって、厚肉のステップ８５、８６が形成されるという現象が起こる。その結果、スロットを通過して蛍光面上にランディングする電子ビームのスポットは、入射した電子ビーム７３が十分にエッチング加工されない外周側の側壁部８８に形成された厚肉のステップ８６で遮断されることによって、ブラウン管外周側の境界線の上端部と下端部が欠けた湾曲形状となる。
【０００７】
また、図３において後述するように、スロットの長手方向両端部を通過する電子ビーム３１の（シャドウマスク中央側の）境界線３９は、開口面積が大きくなった裏側開口部１１によってその通過位置が変化する。そのため、略長方形のスロットの場合は、スロット中心部を通過する電子ビーム３１は、上記境界線３９と同じ位置を通過することができず、蛍光面上にランディングするスポットは、上記境界線３９の長手方向両端がシャドウマスク中央側に湾曲する現象を起こす場合がある。
【０００８】
従って、従来のシャドウマスク６１を使用した場合に、スロットを通過して蛍光面上にランディングする電子ビームのスポットは、図９に示すように、スポット９１の長手方向の両端が、ブラウン管の蛍光面の中央を通る縦座標軸に近づくように湾曲した形状となってしまう。こうしたスポット９１の変形は、電子ビーム７３の入射角が大きいときほど、すなわち前記の縦座標軸から離れて左右方向に向かうほど大きくなるといった問題がある。
【０００９】
図１０は、変形したスポット９１がブラウン管の蛍光面上にランディングした状態を示す概略図である。電子ビームのスポット９１のこのような変形は、本来、略長方形の形状で蛍光面にランディングすることによって得られる輝度が十分に得れらないといった問題を起こすおそれがある。また、ブラウン管の蛍光面の各部でそのスポット形状が異なるので、場所によって輝度に差が生じたり、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光むらが生ずるといった問題を起こすおそれがある。
【００１０】
上記問題を解決するため、本発明は、ブラウン管の蛍光面上にランディングする電子ビームのスポットが、所望する略長方形となるように形成したシャドウマスクの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、カラーブラウン管の蛍光面上に一様に略長方形のビームスポットを形成する多数のスロットを有するシャドウマスクにおいて、
前記シャドウマスクは、その中央を通る縦座標軸付近に設けられた略長方形スロットと、前記縦座標軸から離れた外周側に設けられた湾曲スロットとを有し、前記略長方形スロットは、電子ビームが入射する側にエッチング加工された略長方形の裏側開口部と、電子ビームの通過の邪魔にならないように大面積にエッチング加工された略長方形の表側開口部と、前記裏側開口部と前記表側開口部との間で傾斜した側壁部とからなり、
前記湾曲スロットは、電子ビームが入射する側にエッチング加工されて長手方向の両端が前記縦座標軸から遠ざかるように湾曲した裏側開口部と、電子ビームの通過の邪魔にならないように大面積にエッチング加工された略長方形の表側開口部と、前記裏側開口部と前記表側開口部との間で傾斜した側壁部とからなり、前記湾曲スロットの裏側開口部の湾曲の程度が、前記縦座標軸から離れるに従って大きくなることに特徴を有する。
【００１２】
この発明によれば、略長方形スロットの長手方向の両端が、シャドウマスクの中央を通る縦座標軸から遠ざかるように湾曲した湾曲スロットが設けられているので、従来のスロット形状では長手方向両端の側壁部によって遮蔽される電子ビームが、遮蔽されることなく通過することができる。その結果、ブラウン管の蛍光面上にランディングするスポットの長手方向の両端が欠けることがない。また、このような湾曲スロットは、スロットを形成するシャドウマスクの中央側の長辺も同様に湾曲しているので、スロットの長手方向両端の裏側開口部の端面エッジ間が拡大した場合であっても、ブラウン管の蛍光面上にランディングした電子ビームのスポットの形状を変形させることがない。さらに、湾曲スロットの湾曲の程度は、シャドウマスクの中央を通る縦座標軸から離れるに従って大きくなるように形成されるので、湾曲スロットへの電子ビームの入射角の変化に対応することができ、ブラウン管の蛍光面全域に渡って、略長方形の電子ビームのスポットを形成することができる。従って、本発明のシャドウマスクによれば、略長方形のスポットをブラウン管の蛍光面上に一様に形成することができるので、所定の位置に電子ビームをランディングさせることができ、輝度の低下や発色むらを起こすことがない。
【００１３】
上記の本発明において、前記湾曲スロットの側壁部には、当該湾曲スロットの中心部から長手方向の両端に向かうにしたがって、エッチング深さが次第に小さくなる表側開口部側のエッチング面と、エッチング深さが次第に大きくなる裏側開口部側のエッチング面とが、厚さ方向の中間部分において接触したステップが形成され、前記湾曲スロットの裏側開口部は、当該湾曲スロットの中心部から長手方向の両端に向かうにしたがって、対向幅が拡大した端面エッジを有することが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、湾曲スロットの側壁部は、その中心部から長手方向の両端に向かうにしたがって、エッチング深さが小さくなる表側開口部側のエッチング面と、エッチング深さが大きくなる裏側開口部側のエッチング面とで形成されたステップを、厚さ方向の中間部分に有するので、スロットの長手方向両端に向かうほどステップは厚くなる。そのため、スロットの長手方向両端を通過する電子ビームのシャドウマスク外周側の境界線は、厚くなったステップによってその通過が妨げられる。しかしながら、湾曲スロットの裏側開口部は、その長手方向両端がシャドウマスク外周側に湾曲するように形成されているので、スロット両端部を通過する電子ビームは、厚くなったステップが形成された場合であっても、スロット中心部を通過する電子ビームの上記境界線と同じ座標位置を通過することになる。その結果、蛍光面上にランディングするスポットは、上記境界線が真っ直ぐになる。
【００１５】
また同時に、この湾曲スロットの裏側開口部は、当該湾曲スロットの中心部から長手方向両端部に向かうにしたがって、対向幅が拡大した端面エッジを有するので、裏側開口部の長手方向の端面エッジのうち、シャドウマスクの中央側の端面エッジが前記の縦座標軸に平行に形成されることとなる。その結果、湾曲スロットに入射するシャドウマスク中央側の電子ビームは、湾曲することなく真っ直ぐな境界線となって通過し、蛍光面上にランディングする。その結果、ブラウン管の蛍光面上にランディングするスポットの形状を湾曲させることなく略長方形とすることができる。
【００１６】
さらに、前記湾曲スロットは、当該湾曲スロットの中心点と当該湾曲スロットの長手方向両端部の開口幅の中心点とを結んだ湾曲度表示線と、当該湾曲スロットの中心点を通る縦座標軸とのなす角度が、１０度以下であることが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、シャドウマスクの中央を通る縦座標軸から離れるに従って大きくなる湾曲の程度を、湾曲スロットの中心点を通る縦座標軸に対して、１０度以下の範囲の角度で湾曲させることによって、略長方形のスポットをブラウン管の蛍光面上に一様に形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は、本発明のブラウン管用シャドウマスクの各部に形成されたスロットの形状を示している。本発明のシャドウマスクの全体形状は、図６に示す従来のシャドウマスク６１と同じ形状であり、スロット形成部６２とスカート部６３からなっている。スロットは、電子ビーム９が入射する側にエッチング加工された裏側開口部１と、電子ビーム９の通過の邪魔にならないように大面積でエッチング加工された表側開口部２と、裏側開口部１と表側開口部２との間で傾斜した側壁部３、…、６とで構成されている。本発明のシャドウマスクは、ブラウン管の蛍光面上全域に渡って略長方形の電子ビームのスポットが形成されるように、そのスロットが形成されている。以下、シャドウマスクの各部に形成されるスロットの形状について説明する。
【００１９】
図１は、図６に示すＸ座標軸とＹ座標軸とが交わるＳ点のスロットの正面図（イ）、Ａ１−Ａ１断面図（ロ）およびＡ２−Ａ２断面図（ハ）である。図１（イ）に示すように、Ｓ点のスロットは、裏側開口部１と表側開口部２の何れも略長方形で形成されている。電子ビーム９は、Ｓ点のスロットに対して直角に入射するので、表側開口部２は、裏側開口部１をその中心とするように形成されている。従って、表側開口部２の開口中心Ｍと裏側開口部の開口中心Ｎは、それぞれ一致し、図１の（ロ）（ハ）に示すように、エッチング加工によって形成された側壁部３、４の形状は左右対称となる。なお、スロットの側壁部には、表側開口部側のエッチング面と、裏側開口部側のエッチング面とが、厚さ方向の中間部分において接触したステップが形成されている。
【００２０】
図１（ロ）の断面図に示すように、スロットの中心部ではエッチング進行速度が大きいので、側壁部３、４にそれぞれ形成されるステップ１５、１６の厚さＨ、ｈは何れも薄くなる。
【００２１】
一方、図１（ハ）の断面図に示すように、スロットの下端部ではエッチング進行速度が小さいので、開口幅の小さい裏側開口部１からのエッチングが進行することとなる。その結果、側壁部３、４にそれぞれ形成されるステップ１５、１６の厚さＨ、ｈが図１（ロ）に示す場合よりも厚くなるとともに、裏側開口部１のエッチング開口面積が大きくなって、端面エッジが拡大する。しかし、こうしたエッチング速度の相違にも関わらず、電子ビーム９が通過するステップ１５、１６間の幅Ｗは、図１（ロ）に示したスロットの中心部の幅と同じ幅で形成される。そのため、Ｓ点のスロットを通過した電子ビーム９は、蛍光面上で略長方形のスポットを形成する。
【００２２】
図２は、図６に示すＹ座標軸上のＰ点のスロットの正面図（イ）、Ｂ１−Ｂ１断面図（ロ）およびＢ２−Ｂ２断面図（ハ）である。図２（イ）に示すように、Ｐ点のスロットは、図１に示したＳ点のスロットと同一形状の裏側開口部１と表側開口部２とで形成されている。表側開口部２は、スロットに対して斜めに入射する電子ビーム９の通過の邪魔にならないように、裏側開口部１に対してシャドウマスクの外周寄りにシフトするように形成されている。Ｐ点のスロットは、Ｙ座標軸上にあるので、表側開口部２の開口中心Ｍと裏側開口部１の開口中心Ｎは、それぞれ一致し、図２の（ロ）（ハ）に示すように、エッチング加工によって形成された側壁部３、４の形状は左右対称となる。
【００２３】
図２（ロ）（ハ）に示したＰ点のスロット各部の断面形状は、図１（ロ）（ハ）に示したＳ点のスロット各部の断面形状と同じであり、同じ態様のエッチング状態で形成される。そのため、斜めに入射してＰ点のスロットを通過した電子ビーム９は、表側開口部２に邪魔されることなく、蛍光面上で略長方形のスポットを形成する。
【００２４】
図３は、図６に示すＸ座標軸上のＲ点のスロットの正面図（イ）、Ｃ１−Ｃ１断面図（ロ）、Ｃ２−Ｃ２断面図（ハ）およびＣ３−Ｃ３断面図（ニ）である。図３（イ）に示すように、Ｒ点のスロットは、図１や図２で示した略長方形の裏側開口部１の長手方向の両端部（上下端部）が、図６に示すＹ座標軸（シャドウマスク１の中央を通る縦座標軸）から遠ざかるように湾曲して形成された裏側開口部１１と、略長方形の表側開口部２とで形成されている。表側開口部２は、スロットに対して斜めに入射する電子ビーム３１の通過の邪魔にならないように、裏側開口部１に対してシャドウマスクの外周寄りにシフトするように形成されている。そのため、表側開口部２の開口中心Ｍは、裏側開口部１１の開口中心Ｎに対してシャドウマスク１の外周側にシフトしている。
【００２５】
図３（ロ）の断面図に示すように、スロットの中心部ではエッチング進行速度が大きいので、側壁部３、４にそれぞれ形成されるステップ３５、３６の厚さＨ、ｈは何れも薄くなるが、表側開口部２の開口中心Ｍがシャドウマスクの外周側にシフトしているので、シャドウマスク中央側の側壁部３に形成されたステップ３５の厚さＨは、シャドウマスク外周側の側壁部４に形成されたステップ３６の厚さｈに比べて厚くなる。このようにエッチング加工されたスロットのＣ１−Ｃ１断面部に斜めから入射した電子ビーム３１は、シャドウマスク中央側の裏側開口部１１の端面エッジ３７と、シャドウマスク外周側の側壁部４のステップ３６とによって通過する幅Ｗが決定されてスロットを通過する。このときの電子ビーム３１の通過する幅Ｗは、図１と図２で示した略長方形スロットが形成されたステップ１５、１６間の幅Ｗに等しくなる。
【００２６】
図３（ハ）の断面図に示すように、スロットの下端部ではエッチング進行速度がやや低下するので、表側開口部２からのエッチング深さが小さくなる代わりに、裏側開口部１１からのエッチングが進行してその深さがやや大きくなる。その結果、側壁部３の各ステップ３５、３６の厚さＨ、ｈが、図３（ロ）で示した場合よりもそれぞれ厚くなるとともに、裏側開口部１１のエッチング開口面積がやや大きくなる。しかし、シャドウマスク中央側の裏側開口部１１の端面エッジ３７の座標位置は、図３（ロ）に示す端面エッジの座標位置とほぼ同じになると共に、シャドウマスク外周側の側壁部４のステップ３６の座標位置も、図３（ロ）に示すステップ３６の座標位置から深さ方向にシフトした同一の座標位置となる。このようにエッチング加工されたスロットのＣ２−Ｃ２断面部に斜めから入射した電子ビーム３１は、シャドウマスク中央側の裏側開口部１１の端面エッジ３７と、シャドウマスク外周側の側壁部４のステップ３６とによって通過する幅Ｗが決定されてスロットを通過する。Ｃ２−Ｃ２断面部の裏側開口部１１の形成位置は、Ｃ１−Ｃ１断面部よりも表側開口部２の開口中心Ｍ寄りに設けられているにもかかわらず、電子ビーム３１の通過する幅Ｗは、図１と図２で示した略長方形スロットが形成されたステップ１５、１６間の幅Ｗに等しくなると共に、図３（ロ）の断面部を通過する幅および通過する座標位置が一致する。
【００２７】
図３（ニ）の断面図に示すように、スロットの下端部ではエッチング進行速度が小さいので、表側開口部２からのエッチング深さがさらに小さくなる代わりに、裏側開口部１１からのエッチングが進行してその深さが大きくなる。その結果、側壁部３の各ステップ３５、３６の厚さＨ、ｈが、図３（ハ）で示した場合よりもそれぞれ厚くなるとともに、裏側開口部１１のエッチング開口面積がさらに大きくなる。しかし、シャドウマスク中央側の裏側開口部１１の端面エッジ３７の座標位置は、図３（ロ）（ハ）に示す端面エッジの座標位置とほぼ同じになると共に、シャドウマスク外周側の側壁部４のステップ３６の座標位置も、図３（ロ）（ハ）に示すステップ３６の座標位置から上方にシフトした同一の座標位置となる。このようにエッチング加工されたスロットのＣ３−Ｃ３断面部に斜めから入射した電子ビーム３１は、シャドウマスク中央側の裏側開口部１１の端面エッジ３７と、シャドウマスク外周側の側壁部４のステップ３６とによって通過する幅Ｗが決定されてスロットを通過する。Ｃ３−Ｃ３断面部の裏側開口部１１の形成位置は、Ｃ２−Ｃ２断面部よりもさらに表側開口部２の開口中心Ｍ寄りに設けられているにもかかわらず、電子ビーム３１の通過する幅Ｗは、図１と図２で示した略長方形スロットの形成されたステップ１５、１６間の幅Ｗに等しくなるとともに、図３（ロ）（ハ）の断面部を通過する幅および通過する座標位置が一致する。
【００２８】
図４は、図６に示す対角座標軸上のＱ点のスロットの正面図（イ）、Ｄ１−Ｄ１断面図（ロ）、Ｄ２−Ｄ２断面図（ハ）およびＤ３−Ｄ３断面図（ニ）である。図４（イ）に示すように、Ｑ点のスロットは、図３に示したＲ点の湾曲スロットと概ね同一形状の裏側開口部１１と表側開口部２とで形成されている。ここで、概ね同一形状とするのは、スロットが設けられるシャドウマスクの座標位置によっては、電子ビームの入射角による若干の調整が必要となることによる。表側開口部２は、スロットに対して斜めに入射する電子ビーム３１の通過の邪魔にならないように、裏側開口部１１に対してシャドウマスクの外周寄りにシフトするように形成されている。Ｑ点のスロットは、対角座標軸上にあると共に、図２に示すＰ点の略長方形スロットの真横に位置し且つ図３に示すＲ点の湾曲スロットの真上に位置する。従って、裏側開口部１１に対する表側開口部１の相対位置は、Ｘ座標軸方向においてはＲ点の湾曲スロットと同じ座標位置となり、Ｙ座標軸方向においてはＰ点の略長方形スロットと同じ座標位置となるように形成されている。
【００２９】
図４（ロ）（ハ）（ニ）に示したＱ点のスロット各部の断面形状は、図３（ロ）（ハ）（ニ）に示したＲ点の湾曲スロット各部の断面形状と概ね同じであり、同じ態様のエッチング状態で形成される。そのため、斜めに入射してＱ点のスロットを通過した電子ビーム３１は、表側開口部２に邪魔されることなく、蛍光面上で略長方形のスポットを形成する。
【００３０】
以上のように、シャドウマスクの左右外周側に配置されるスロットは、その中心部から下端部に向かうにしたがって、エッチング進行速度の低下に伴う断面形状の変化が起こる。すなわち、スロットの中心部から下端部に向かうにしたがって、表側開口部２からのエッチング深さが小さくなるので、相対的に裏側開口部１１からのエッチング深さが大きくなって、側壁部３、４のステップ３５、３６の厚さＨ、ｈが厚くなると共に、裏側開口部１１のエッチング開口面積も大きくなる。
【００３１】
スロット下端部を通過する電子ビーム３１のシャドウマスク外周側の境界線４０は、厚くなったステップ３６によってその通過が妨げられる。そのため、従来のような略長方形スロットの場合は、スロット中心部を通過する電子ビーム３１は、上記境界線４０と同じ位置を通過することができず、蛍光面上にランディングするスポットは、上記境界線４０の長手方向両端が欠けるような変形を生じて湾曲する。しかし、本発明においては、スロットの長手方向の両端がシャドウマスク外周側に湾曲するように裏側開口部１１が形成されるので、スロット下端部を通過する電子ビーム３１は、厚くなったステップ３６が形成された場合であっても、スロット中心部を通過する電子ビーム３１の上記境界線４０と同じ座標位置を通過することになり、蛍光面上にランディングするスポットは、上記境界線４０が真っ直ぐになる。
【００３２】
一方、スロット下端部を通過する電子ビーム３１のシャドウマスク中央側の境界線３９は、開口面積が大きくなった裏側開口部１１によってその通過位置が変化する。そのため、従来のような略長方形のスロットの場合は、スロット中心部を通過する電子ビーム３１が上記境界線３９と同じ位置を通過することができず、蛍光面上にランディングするスポットは、上記境界線３９の長手方向両端がシャドウマスク中央側に湾曲する。しかし、本発明においては、スロットの長手方向の両端がシャドウマスク外周側に湾曲するように裏側開口部１１が形成されることによって、裏側開口部１１の端面エッジ３７の座標位置がスロットの中心部と下端部とでほぼ同じ座標位置になるので、スロット下端部を通過する電子ビーム３１は、裏側開口部１１の開口面積が大きくなっても、スロット中心部を通過する電子ビーム３１の上記境界線３９と同じ座標位置を通過することになり、蛍光面上にランディングするスポットの上記境界線３９が真っ直ぐになる。
【００３３】
こうしたことは、スロットの下端部に限らず上端部においても同様の現象であるので、上端部側も下端部側と同様の形状とすることが好ましい。その結果、裏側開口部１１を、Ｙ座標軸から遠ざかるように湾曲して形成することによって、ブラウン管の蛍光面上にランディングするスポットの形状を湾曲させることなく、略長方形とすることができる。
【００３４】
また、シャドウマスク中央側の側壁部３のステップ３５の厚さＨは、比較的厚く形成されるので、シャドウマスクがプレス加工される際の大きなプレス圧力が加わったとしても、そのステップ２５が変形することはない。また、たとえ変形した場合であっても、ブラウン管の蛍光面上にランディングした電子ビーム３１のスポットの形状を変形させるほど変形することはない。
【００３５】
湾曲スロットの湾曲の程度は、シャドウマスク１の各部分によって、１０度以下の角度で湾曲させることが好ましい。湾曲の程度は、湾曲スロットの中心点と湾曲スロットの長手方向両端部の開口幅の中心点とを結んだ湾曲度表示線と、湾曲スロットの中心点を通る縦座標軸とのなす角度で表す。
【００３６】
図１や図２で説明したように、シャドウマスク１の中央を通る縦座標軸付近では、スロットに対して電子ビームがほぼ正面から直角に入射するので、電子ビームは、スロットの上下端部に形成された厚肉ステップによって遮蔽される等の影響を受けることが少ない。また、縦座標軸付近であれば、シャドウマスクの上辺側であっても下辺側であっても特に影響されることはない。そのため、シャドウマスク１の中央を通る縦座標軸付近のスロットは、略長方形または小さい角度の湾曲形状とすることが好ましい。
【００３７】
しかし、図３や図４で説明したように、シャドウマスク１の外周側では、スロットに対して電子ビームが斜めから傾斜して入射するので、電子ビームは、スロットの長手方向両端部に形成された厚肉ステップによって遮蔽される。厚肉ステップに遮蔽される程度は、スロットに対する電子ビームの入射角が小さくなるにしたがって、すなわちシャドウマスク１の中央を通る縦座標軸から離れるにしたがって大きくなるので、スロットを湾曲させる角度も、シャドウマスク１の中央を通る縦座標軸から離れるにしたがって上記の範囲内で大きくすることが好ましい。なお、その遮蔽の程度は、上辺側でも下辺側でもあまり変わらないので、スロットを湾曲させる角度も、シャドウマスク１の中央を通る縦座標軸から距離が同じ場合には同じ角度とすることが好ましい。
【００３８】
次に、上述したブラウン管用シャドウマスクを製造するためのフォトマスクについて説明する。
【００３９】
図５は、シャドウマスク１を製造するためのフォトマスクパターンの一例と、各パターンの位置関係を示している。図５（イ）は、シャドウマスクの略長方形の表側開口部２を形成するための表側開口パターン５２を示し、図５（ロ）は、シャドウマスクの湾曲した裏側開口部１を形成するための裏側開口パターン５１を示している。また、図５（ハ）は、表側開口パターン５２を有するフォトマスクと、裏側開口パターン５１を有するフォトマスクとを用いて露光する際の、各パターンの位置関係を示している。
【００４０】
表側開口パターン５２は、図５（イ）に示すように、角が直角の長方形である。そして、この表側開口パターン５２を有するフォトマスクは、シャドウマスク１の略長方形の表側開口部２にそれぞれ対応した所定の位置に設けられる。
【００４１】
裏側開口パターン５１は、図５（ロ）に示すように、フォトマスクの中央を通る縦座標軸から遠ざかるように、長方形状の上部パターン５３と、同じく長方形状の下部パターン５４とが上下対象に形成された屈曲パターンである。屈曲パターンの屈曲角度は、パターン中央の中心点５５を通る縦座標軸に対して１０度以下の角度で折り曲げるように形成されている。屈曲角度は、エッチング加工後に形成されるシャドウマスクのスロットの湾曲する角度と同じになるので、フォトマスクの中央を通る縦座標軸から離れるにしたがってその角度は大きくなる。こうした裏側開口パターン５１を有するフォトマスクは、シャドウマスク１の湾曲した裏側開口部１１にそれぞれ対応した所定の位置に設けられる。また、シャドウマスク１の中央を通る縦座標軸付近に設けられる裏側開口部１は、略長方形状であるので、フォトマスクの中央付近も同様に、長方形の裏側開口パターンが形成される。
【００４２】
シャドウマスク１は、以上説明したフォトマスクを使用することによって、従来公知の方法で形成することができる。通常、フォトエッチングの各工程で行われ、連続したインライン装置で製造される。例えば、金属板の両面に水溶性コロイド系フォトレジスト等を塗布し、乾燥後、その表面には上述の表側開口パターン５２を形成したフォトマスクを密着させ、裏側には上述の裏側開口パターン５１を形成したフォトマスクを密着させて、高圧水銀等の紫外線によって露光し、水で現像する。なお、図５（ハ）に示すように、表側開口パターン５２を形成したフォトマスクと、裏側開口パターン５１を形成したフォトマスクの位置関係は、得られるシャドウマスクに形成された表側開口部２と裏側開口部１、１１との位置関係に同じになるように配置する。レジスト膜画像で周囲をカバーされた金属露出のスロット部は、各部のエッチング進行速度の相違に基づいて、上述したような各々の断面部特有の形状で形成される。なお、エッチング加工は、熱処理等された後、両面側から塩化第２鉄溶液をスプレー等して行われ、その後、水洗い、剥離等の後工程を連続的に行うことによってシャドウマスクが製造される。
【００４３】
このフォトマスクによって、ブラウン管の蛍光面全域に渡って略長方形の電子ビームのスポットの形成が可能なシャドウマスクを製造することができる。得られたシャドウマスクを使用することによって、シャドウマスクを通過した電子ビームは、図１１に示す従来のような位置ずれを起こさないで、蛍光面上の所定の位置に正確に照射する。その結果、蛍光面全域に渡って所望の輝度とすることができると共に、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光むらも起きることがない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のブラウン管用シャドウマスクによれば、略長方形スロットの長手方向の両端が、シャドウマスクの中央を通る縦座標軸から遠ざかるように湾曲した湾曲スロットが設けられているので、従来のスロット形状では長手方向両端の側壁部によって遮蔽される電子ビームが、遮蔽されることなく通過することができる。その結果、ブラウン管の蛍光面上にランディングするスポットの長手方向の両端が欠けることがない。また、このような湾曲スロットは、スロットを形成するシャドウマスクの中央側の長辺も同様に湾曲しているので、スロットの長手方向両端の裏側開口部の端面エッジ間が拡大した場合であっても、ブラウン管の蛍光面上にランディングした電子ビームのスポットの形状を変形させることがない。さらに、湾曲スロットの湾曲の程度は、シャドウマスクの中央を通る縦座標軸から離れるに従って大きくなるように形成されるので、湾曲スロットへの電子ビームの入射角の変化に対応することができ、ブラウン管の蛍光面全域に渡って、略長方形の電子ビームのスポットを形成することができる。従って、本発明のシャドウマスクによれば、略長方形のスポットをブラウン管の蛍光面上に一様に形成することができるので、所定の位置に電子ビームをランディングさせることができ、輝度の低下や発色むらを起こすことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図６に示すＸ座標軸とＹ座標軸が交わるＳ点のスロットの正面図（イ）、Ａ１−Ａ１断面図（ロ）およびＡ２−Ａ２断面図（ハ）である。
【図２】図６に示すＹ座標軸上のＰ点のスロットの正面図（イ）、Ｂ１−Ｂ１断面図（ロ）およびＢ２−Ｂ２断面図（ハ）である。
【図３】図６に示すＸ座標軸上のＲ点のスロットの正面図（イ）、Ｃ１−Ｃ１断面図（ロ）、Ｃ２−Ｃ２断面図（ハ）およびＣ３−Ｃ３断面図（ニ）である。
【図４】図６に示す対角座標軸上のＱ点のスロットの正面図（イ）、Ｄ１−Ｄ１断面図（ロ）、Ｄ２−Ｄ２断面図（ハ）およびＤ３−Ｄ３断面図（ニ）である。
【図５】シャドウマスクを製造するためのフォトマスクパターンの一例と、各パターンの位置関係を示している。
【図６】略長方形の複数のスロットを有する従来型のカラーブラウン管用シャドウマスクの全体図である。
【図７】従来型のシャドウマスク各部の表側開口部と裏側開口部の位置関係を示す概略図である。
【図８】従来型のシャドウマスクのスロットの中心部と上端部の断面図である。
【図９】従来型のシャドウマスクのスロットと、そのスロットを通過して蛍光面上にランディングする電子ビームのスポット形状を示す概略図である。
【図１０】変形したスポットがブラウン管の蛍光面上にランディングした状態を示す概略図である。
【符号の説明】
１、１１ 裏側開口部
２ 表側開口部
３、４、５、６ 側壁部
１５、１６、２５、２６、３５、３６、４５、４６ ステップ
７、８、３７、３８ 端面エッジ
５１ 裏側開口パターン
５２ 表側開口パターン
５３ 上部パターン
５４ 下部パターン
Claims (3)
- カラーブラウン管の蛍光面上に一様に略長方形のビームスポットを形成する多数のスロットを有するシャドウマスクにおいて、
前記シャドウマスクは、その中央を通る縦座標軸付近であって、電子ビームが直角に入射される位置に設けられた略長方形スロットと、前記縦座標軸から外周側に離れており、電子ビームが斜めから傾斜して入射される位置に設けられた湾曲スロットとを有し、
前記略長方形スロットは、電子ビームが入射する側にエッチング加工された略長方形の裏側開口部と、電子ビームの通過の邪魔にならないように前記裏側開口部より大面積にエッチング加工された略長方形の表側開口部と、前記裏側開口部と前記表側開口部との間で傾斜した側壁部とからなり、
前記湾曲スロットは、電子ビームが入射する側にエッチング加工されて長手方向の両端が前記縦座標軸から遠ざかるように湾曲した裏側開口部と、電子ビームの通過の邪魔にならないように前記裏側開口部より大面積にエッチング加工された略長方形の表側開口部と、前記裏側開口部と前記表側開口部との間で傾斜した側壁部とからなり、前記湾曲スロットの裏側開口部の湾曲の程度が、前記縦座標軸から離れるに従って大きくなることを特徴とするブラウン管用シャドウマスク。 - 前記湾曲スロットの側壁部には、当該湾曲スロットの中心部から長手方向の両端に向かうにしたがって、エッチング深さが次第に小さくなる表側開口部側のエッチング面と、エッチング深さが次第に大きくなる裏側開口部側のエッチング面とが、厚さ方向の中間部分において接触したステップが形成され、前記湾曲スロットの裏側開口部は、当該湾曲スロットの中心部から長手方向の両端に向かうにしたがって、対向幅が拡大した端面エッジを有することを特徴とする請求項１に記載のブラウン管用シャドウマスク。
- 前記湾曲スロットは、当該湾曲スロットの中心点と当該湾曲スロットの長手方向両端部の開口幅の中心点とを結んだ湾曲度表示線と、当該湾曲スロットの中心点を通る縦座標軸とのなす角度が、１０度以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラウン管用シャドウマスク。
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