JPH01200539A - カラー受像管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はカラー受像管に関し、特にシャドウマスクに熱
膨張率の小さい材料（例えばアンバー材）、マスクフレ
ームに鉄を用いたカラー受像管の改良に関し、外気温に
よる色純度の劣化を防止する手段に関するものである。

（従来の技術） シャドウマスク式のカラー受像管は、電子ビームがシャ
ドウマスクに射突することにより、その約８０％のエネ
ルギーがシャドウマスクに消費されることは公知である
。その結果、シャドウマスクは受像管の動作中に、ある
ときは全体的に、あるときは部分的にドーミングと呼ば
れる熱変形を起こす、そして、このドーミングにより電
子ビームの蛍光体層への射突位置が異なるいわゆるミス
ランディングが起こり、色むらが生じ、正規の色再現が
できなくなる問題がある。

このドーミングを改良するために、シャドウマスクにＦ
ｅ　−Ｎｉ合金（アンバー材）、Ｃｏ−Ｆｅ合金などの
低熱膨張材を使用したものが実用化されている。これら
の低熱膨張材を使用すれば電子ビームの射突によってシ
ャドウマスクの温度が上昇してもいわゆるランディング
の変化は無視できるほど小さく、ミスランディングは発
生しないので色むらは生じない。

このような低膨張率のシャドウマスクは、普通はコスト
上の理由で鉄製のフレームに溶接されるが、この場合、
溶接点は特開昭５９−２０３３４９号公報に示されるよ
うに、水平軸、垂直軸、対角軸各軸上の８点とするのが
普通で、事実、このような構造のものしか実用化されて
ない。

（発明が解決しようとする課題） しかし、最近の大型カラー受像管の出現に伴って、この
ような低膨張率のシャドウマスクを用いた受像管に新た
な問題が発覚した。それは、カラー受像管が環境温度に
よってミスランディングを起こす問題である。すなわち
、カラー受像管を動作させる時の気温が高かったり低か
ったりすると、ミスランディングを起こすことがある。

この原因は、第６図を用いて次のように説明できる。な
お、この図では、支持スプリング０とスタッドピン（０
の常温時の位置は図が複雑になるので省略しである。常
温ではシャドウマスク■の開孔（３ａ）を通り抜けた電
子ビームＧ）は、所定の蛍光体（２ａ）に正しく当たっ
ており、正しいビームランディングが得られる。しかし
、環境温度が上がると、パネル■が熱膨張するので、蛍
光体（２ａ）はその位置を（２ｂ）に変えてしまう。一
方、シャドウマスクは、はとんど膨張しないので、開孔
（３ａ）はその位置を変えず、これを通り抜ける電子ビ
ーム（へ）も位置を変えない６その結果Δｉだけミスラ
ンディングが生じるのである。具体的な例を３２型受像
管で示せば次のようになる。カラー受像管に偏向ヨーク
が装着され調整されるときの気温を１５℃、動作時の気
温を３５℃とすると、気温の差へＴは２０℃である。３
２型受像管の画面の水平寸法は画面中心から測って約３
０５ｍであり、パネルの熱膨張係数αは約１．０×１０
−ｓ／”Ｃであるから ΔＱ＝　３０５（１，ＯＸ　１０−’　Ｘ　２０）＝０
．０６１ となる、一方、シャドウマスクの伸びは、アンバー材の
場合、理科年表に示される様に、　　ｉ、ｏｘ１０４以
下であるからパネルの１７１０以下である。従って、０
．０５＋ｍ＋以上のランディング変化が生じることにな
る。この０．０５■のランディング変化は、カラー受像
管にとってはかなり大きな量でありミスランディングに
結びつきやすい、逆に、動作時の気温が０℃あるいは一
１０℃というように下がった場合には第６図とは逆方向
のランディングエラーが生じる。この環境温度によるラ
ンディング変化は、鉄をシャドウマスク材に使用した従
来からあるカラー受像管では問題にならないくらいに小
さい。なぜなら、鉄の熱膨張係数は、約１．２　Ｘ　１
０−’であってパネルの熱膨張率とそれほど大きく違わ
ないからである。シャドウマスクに低膨張材を用いる受
像管、しかも大形の受像管で特に環境温度によるランデ
ィング変化の問題が現れてきた。アンバー材等の低熱膨
張材をシャドウマスクに使用したカラー受像管は、いわ
ゆる局所ドーミングでは鉄マスクに比べ格段に良好な特
性を示すので、この環境温度による問題を解決する手段
が求められていたが、これまで適当なものがなかった。

〔発明の構成〕

（ｉ！１１題を解決するための手段） 本発明は上記の環境温度による問題を解決するものであ
り、低熱膨張材からなる矩形状のシャドウマスク本体と
、このシャドウマスク本体より熱膨張率が富い材料から
なるマスクフレームとを有するカラー受像管において、
シャドウマスク本体の熱膨張量とマスクフレームの熱膨
張量の差により、受像管の温度が変化したときシャドウ
マスク本体を主として管軸方向に変形移動させるよう少
なくとも対角軸と水平軸との間のシャドウマスク本体と
マスクフレームを固着する溶接部を有し、シャドウマス
ク本体のスカート部の対角軸と水平軸との間の溶接部近
傍には、受像管の垂直軸に沿う方向の剛性を弱めるよう
な切り込みを有しているカラー受像管である。

（作用） 従来のアンバーマスク管（以下、シャドウマスクに低膨
張率材を用いたカラー受像管を代表してこう呼ぶ）では
、シャドウマスクとマスクフレームとの溶接点は垂直軸
上、水平軸上、および対角軸上の８個所だけであったが
、本発明では水平軸と対角軸との中間部に設けである。

中間部といっても水平軸と対角軸の間であればどこでも
良いというわけではない。カラー受像管を動作させるこ
とによる電子ビームの射突により、シャドウマスク本体
およびマスクフレームが加熱された時に。

シャドウマスク本体の熱膨張量とマスクフレームの熱膨
張量の差によって起こる矩形状シャドウマスクの両方の
短辺部の特に水平軸付近での熱変形が起こるように両者
を溶接するものである。

すなわち、第２図に示すように、熱膨張率の異なるマス
ク本体■とフレーム■を溶接により固着しているので、
環境温度が変化し、シャドウマスク全体が電子ビームの
射突によって加熱されると、マスク本体■とフレーム■
との間に熱膨張による伸び量の差（熱膨張量の差）が生
じる。フレーム■は鉄でできているので水平軸方向（以
下、単にＸ方向という）の伸び量Ｘい垂直軸方向（以下
、単にＹ方向という）の伸び量ｙ１ともに大きく、マス
ク本体■の伸びは、Ｘ方向の伸び量ｘ２、Ｙ方向の伸び
量ｙ２ともに小さい。槌って、Ｘ方向について見た場合
、マスク本体がｘ２だけ多少伸びたとしても、フレーム
の伸び量ｘ１がはるかに大きくマスク本体のスカート部
を第２図で見ると右方向（マスクスカート部厚さ方向）
に引張る形となるが。

マスクスカート部はこの方向には容易に曲がるので、マ
スク本体とフレームの伸び量の差を有効曲面におよぼさ
ないように吸収してしまう。

しかしながら、垂直（Ｙ軸）方向に見た場合、マスク本
体の伸び量ｙ２は僅かであるのに対し、フレームの伸び
量ｙ１ははるかに大きく、Δｙだけ伸び量の差が生じて
しまう。従って、この第２図がらも明らかなように、熱
膨張量の異なるマスク本体とフレームをＸ印で示す位置
で溶接するとフレームの方が大きく伸びるので、薄いマ
スク本体の方がフレームに引張られるように変形を起こ
してしまう。本出願人等は、この変形のようすを有限要
素法を用いてコンピューターシミュレーションを行った
ところ、環境温度が上がったとき、シャドウマスクの有
効曲面が蛍光面から遠ざかるように変形することを発見
した。特に、水平軸付近の最外周部の変形が大きく、マ
スクの中心あるいは対角軸に行くに従い小さくなるよう
な変形である。

この変形により、シャドウマスクの開孔の位置を外周方
向に移動させて正しいランディングをとるものである。

このように本願は、通常は問題とされるマスクの熱膨張
による変形を巧みに利用し、環境温度の変化によるミス
ランディングという新たな問題を解決するという従来に
はない全く新しい考えを示すものである。このように蛍
光面から遠ざかる動きは、電子ビームのランディング位
置を周辺方向にずらすので、蛍光体の位置変化を補正で
きるものであるが、シャドウマスクのスカート部をその
ままフレームに溶接すると、シャドウマスクの有効面内
の変形が大きすぎるので、溶接点の近傍に切り込み等を
設けてＹ方向の剛性を適度に弱めると適正な補正量を得
ることができる。

また、溶接部の位置とシャドウマスクの変形量との関係
をさらにシミュレーションにより検討したところ、溶接
部の位置を対角軸と水平軸との中間点よりも水平軸にあ
ると前述のΔｙ値をさらに小さくすることができ、適正
なシャドウマスクを得ることができる。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の１実施例を示す図である。シャドウマ
スク■とマスクフレーム（図示せず）の溶接点は、垂直
軸（５０）の上、水平＃（５１）の上、対角軸（５２）
の上の他に、水平軸（５１）と対角軸（５２）との中間
部にも中間部溶接点（６０）がある。中間部溶接点（６
０）付近を短辺側から見た拡大図が第３図である。中間
部溶接点（６０）の近傍には切り込み０があって、中間
部溶接点近傍のシャドウマスクスカート部（８）の垂直
軸（Ｙ）方向（第３図の左右方向）に対する剛性が、切
り込み０がない場合に比べて弱められている。

第４図は本発明の動作を示す図で、第１図の水平軸（５
１）を含む断面図である。なお、この図も第６図と同様
に、スタッドピン■と支持スプリング■については図面
が複雑になるのを避けるため常温での位置は図示してい
ない。第４図は破線が常温での位置、実線が高温での位
置を示す。

環境温度が上がると、パネル■が膨張するため蛍光体の
位置は（２ａ）から（２ｂ）に変わる。シャドウマスク
■は、環境温度の上昇によって蛍光面■から遠ざかる方
向に動くので、開孔（３ａ）を通り抜けて所定の蛍光体
（２ａ）に正しく当たっていた電子ビーム（４ａ）は、
開孔が（３ｂ）へ移動するにつれ、（４ｂ）のように移
動し、（２ｂ）の位置に移動する。すなわち、ビームラ
ンディングが保たれるのである。

なぜ、シャドウマスク■が蛍光面■から遠ざかるかは初
めは明らかでなかった。第４図からは、あたかもスカー
ト部■がフレーム■の熱膨張によってスカート部■の「
厚み方向」に引かれるので、シャドウマスクの有効面内
も変形するように考えられやすいが、現実にはそうでは
ない。もしそうならば、水平軸上に溶接点をもつ従来の
アンバーマスク管でも同様の変形が起きて第４図のよう
な補正が生じるはずであるが、現実には生じない。

中間部溶接点（６０）を設けることによって環境温度変
化に対する特性が大きく異なるのである。本出願人は、
有限要素法を用いた解析によってシャドウマスク■が第
４図のように変形する理由を発見した６それは、第２図
にも示したように、シャドウマスク■とマスクフレーム
■との熱膨張量の差Δｙ（垂直方向成分）、フレーム■
がシャドウマスク■のスカート部■に垂直軸（５０）に
平行な方向に力を及ぼすからである。すなわち、マスク
フレーム■にシャドウマスク（３）が引っ張られるから
である。

ただし、中間部溶接点（６０）はスカート部（８）の上
にそのまま設けると、シャドウマスク■の有効面内の変
形が大きすぎてしまうので、中間部溶接点の近傍に切り
込み■を設けて、その部分の垂直軸（５０）に沿う方向
の剛性を弱めることによって適切な補正量を得ることが
できる。すなわち、この切り込みによって補正量を調整
できるものであり、さらに、この切り込みの大きさによ
っても上記補正量を変えることができ、たとえば変形が
大きす性が損なわれない大きさに選ばなければならない
。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、第１図の実
施例よりも中間の溶接点（６１）は、水平軸（５１）に
近い位置にある。このように構成することにより、シャ
ドウマスク■とマスクフレーム（図示せず）の垂直軸（
５０）方向の熱膨張量の差Δｙを小さくすることができ
、より適正なシャドウマスクの変形が得られる。

以上の説明では、環境温度が上がった場合を説明したが
、逆に下がった場合は、蛍光体は垂直軸方向に、またシ
ャドウマスクは蛍光面に近づく方向に動くので同様に良
好なビームランディングが保たれる。また、以上の説明
では溶接点は全体で１２ケ所としているが、水平軸（５
１）上の溶接点はなくてもよい、対角軸（５２）と垂直
軸（５０）との中間には溶接点はない方が望ましい。

溶接点の位置に関しては、従来、例えば実公昭５３−２
１４８１号公報のようなものがあるが、これらはいずれ
も鉄製のシャドウマスクを用いたカラー受像管において
、動作開始後約１５分間に発生するドーミング現象を改
善するためのもので、本発明とは目的、作用が全く異な
る６本発明はアンバーマスクと鉄フレームとの組合せに
おいて初めて現れる効果であり、水平軸と対角軸の間に
ある溶接点部を設けることにより、マスクフレームでシ
ャドウマスクのスカート部を垂直軸に平方な方向に引っ
張ってシャドウマスクの有効面内をスクリーンから遠ざ
ける方法はこれまで誰も考えていない。

また、切り込みについては、実公昭４９−２４２１８号
公報などがあるが、これもやはり鉄製のシャドウマスク
を用いたカラー受像管に関するもので、切り込みによっ
て形成されたスカート部の舌片形状の部分が、その厚み
方向に対する剛性を弱めるために切り込みが形成されて
いる。しかし、本発明では溶接される部分が垂直軸方向
に動きやすくするために切り込みを形成している点が異
なる。

〔発明の効果〕

本発明によって、アンバー材などの鉄のおよそ１／２以
下の熱膨張率を有する材料をシャドウマスクに用い、マ
スクフレームには鉄を用いたカラー受像管において、環
境温度が変化したときのビームランディングの変化を防
止することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー受像管に使用されるシャドウマ
スクの概略正面図、第２図は第１図のシャドウマスクの
動作を説明する部分拡大図、第３図は本発明によるシャ
ドウマスクの部分拡大側面図、第４図は本発明のカラー
受像性の動作を説明する部分断面図、第５図は本発明の
他の実施例を示すシャドウマスクの概略正面図、第６図
は従来のカラー受像管の動作を説明する部分断面図であ
る。 ■・・・パネル、　　　　　　■・・・蛍光面、■・・
・シャドウマスク、　　に）・・・電子ビーム軌道、■
・・・支持スプリング、　　（０・・・スタッドピン、
■・・・マスクフレーム、　　（８）・・・スカート部
。 （９）・・・切り込み、　　　　　（５０）・・・垂直
軸、（５１）・・・水平軸、　　　　　（５２）・・・
対角軸。 （６０）　、　（６１）・・・中間部溶接点。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　竹花喜久男 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 ′ｌ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低熱膨張材からなる矩形状のシャドウマスク本体と、こ
   のシャドウマスク本体の周縁部のスカート部と複数の溶
   接部において固着され、前記シャドウマスク本体より熱
   膨張率が高い材料からなるマスクフレームとを具備して
   なるカラー受像管において、前記シャドウマスク本体の
   熱膨張量と前記マスクフレームの熱膨張量の差により、
   受像管の温度が変化したときシャドウマスク本体を主と
   して管軸方向に変形移動させるよう少なくとも対角軸と
   水平軸との間のシャドウマスク本体とマスクフレームを
   固着する溶接部を有し、前記シャドウマスク本体のスカ
   ート部の対角軸と水平軸との間の溶接部近傍には、受像
   管の垂直軸に沿う方向の剛性を弱めるような切り込みを
   有していることを特徴とするカラー受像管。