JPH0136223B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスクリーン面に近接対向して複数枚の
マスクを電気的に絶縁して対向させて配置し、電
子ビームに対してマスク部或いは主にマスク部で
静電レンズを形成するマスク集束型カラー受像管
に関し、特にそのマスク構造に関するものであ
る。

一般のシヤドウマスクを具備せるカラー受像管
はシヤドウマスクの存在のために電子ビームの利
用率が20％程度と悪く、スクリーン面の輝度が制
限されてしまう。従つて輝度向上のための最も効
果的な方法は、シヤドウマスクの孔径を大きくし
て電子ビームの利用率を高めればよいが、スクリ
ーン面に到達する電子ビームのスポツトサイズを
大きくし過ぎると解像度の低下を招くことにな
る。従つてこの場合シヤドウマスク通過后の電子
ビームを強く集束して電子ビームのスポツトサイ
ズを小さく抑制し乍らスクリーン面の蛍光体に正
確に射突させねばならないという必要を生ずる。

このための手段としてマスク部又は主にマスク
部において静電レンズを形成させる後段加速管或
いはマスク集束管が提案されている。

この様なカラー受像管は例えば、米国特許第
3016474号明細書、米国特許第2971117号明細書、
米国特許第3398309号明細書、米国特許第4112563
号明細書、特開昭48−79969号公報、特公昭47−
8261号公報、特公昭55−24652号公報などに示さ
れている。

これらの後段加速管或いはマスク集束管のうち
マスク１枚構成によるものはスクリーン面の電圧
に対してマスクの電圧をかなり低く設定せねばな
らず、このためマスク部からの２次電子がスクリ
ーン面に加速衝撃され像の不鮮明さやコントラス
トの低下をひきおこすなど実用性に欠ける。

また実質的に２枚或いは３枚のマスクによつて
構成されているマスク集束管はマスクの形状や構
造により種々のものが提案されているが、それぞ
れ一長一短があり未だ実用化に到つていない。こ
の中で実質的に２枚のマスクの各アパーチヤをそ
れぞれ同軸上に配置した構成を有するマスク集束
管では、スクリーン面を含めたマスクアパーチヤ
部にできる静電レンズの集束力が弱いためマスク
間の電位差をマスク間距離に対しかなり大きく設
定しなければならず耐圧上大きな問題となる。こ
れに対してマスクアパーチヤ部にできる静電レン
ズを４極子レンズとし一方向の集束力を飛躍的に
強くしたものが提案されているが、このようなマ
スク集束管ではマスクの構成をグリル形状としな
ければならずマスクの機械的強度及び成形性の劣
化のため実用性に欠けるものである。

本発明の目的は、上記電気的に絶縁された複数
枚のマスクを有するマスク集束型カラー受像管に
おいて、マスクの機械的強度を十分に保ち、かつ
成形性を劣化させずにマスク部或いは主としてマ
スク部に形成される静電レンズの集束力を強め、
結果的にマスク間の電位差を小さくし耐電圧向上
を計り実用性に富んだマスク集束型カラー受像管
を提供せんとすることにある。

以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明す
る。

第１図は本発明のマスク集束型カラー受像管の
概略構成例を示すものである。第１図に示すマス
ク集束型カラー受像管は、スクリーン面１をもつ
フエースプレート２と前記フエースプレート２の
側壁部にフアンネル３を介して連結されたネツク
４と、前記ネツク４に内装された電子銃５と、前
記フアンネル３からネツク４にかけての外壁に装
着された偏向装置６と、前記フエースプレート２
にマスクフレーム１５と他の支持手段（図示せ
ず）によつて支持されているマスク８と、マスク
８の周辺部において絶縁体１６を介してマスク８
に固定されているマスク７と、前記スクリーン面
１に３色一組で規則正しく塗布されたストライプ
状蛍光体１３と、前記蛍光体１３の上に薄く設け
られたメタルバツク層１４と、前記フアンネル部
３の内壁に前記ネツク部４の一部まで一様に塗布
された導電膜９とから構成されている。

前記電子銃５より発生した３本の電子ビーム１
０，１１，１２は偏向装置６により偏向され、マ
スク８およびマスク７によつて各々選択かつ集束
されスクリーンに到達しメタルバツク層を通過し
てそれぞれの蛍光体を衝撃し発光する。スクリー
ン１、フアンネル部の導電膜９、マスク７、マス
ク８のそれぞれの電位は例えばフアンネル部に設
けたいくつかのアノードボタン（図示せず）から
適当なコネクタ（図示せず）により供給すること
ができる。

前記スクリーン１およびフアンネル部の導電膜
９および電子銃側のマスク８にはアノード高電圧
が印加されており、スクリーン側のマスク７には
アノード高電圧より低い電圧が印加されている。

第２図ａは前記スクリーン１およびマスク７，
８の一部を示す拡大図であり、電子ビームの集束
状態も示してある。

第２図ではスクリーン１上に塗布されている３
色のストライプ状蛍光体１３は省略してある。ま
た、第２図ｂ，ｃはそれぞれ第２図ａにおけるＸ
−X′断面図、Ｙ−Y′断面図を示す図である。

第２図において、電子銃５側のマスク８は、ス
クリーン１側のマスク７に対向する面のＹ−
Y′軸上にアパーチヤ２２を挾んで１対のストラ
イプ状突出部２４を有し、スクリーン１側のマス
ク７は、電子銃５側のマスク８に対向する面のＸ
−X′軸上にアパーチヤ２１を挾んで１対のスト
ライプ状突出部２３を有している。

このようなマスクの製作は、例えば厚い金属板
をエツチングすることにより容易に可能であるし
また、第３図ａに示すように平面マスク２５上に
別途ストライプ状の金属板２６をアパーチヤ２７
間に、アパーチヤの並びに平行に接着させて製作
することもできる。

エツチングによる製作はストライプ状のマスク
パターンを片面に反対の面にアパーチヤ部のマス
クパターンを形成してエツチング処理を行なうこ
とによつて容易に可能である。

この様にして製作されたマスクの概観を第３図
ｂに示す。第３図ｂにおいてマスク１０３はＸ−
X′軸上にある薄肉部分１０４とＹ−Y′軸上にあ
る厚肉部分１０５から成り、アパーチヤは前者に
よつて決まる図中点線部１０６であり、突出部と
は後者１０５を指すことになる。

この様なマスクはストライプ状の突出部のため
に通常のカラー受像管に使用されているシヤドウ
マスクより機械的強度は優れ、また球面状成形は
通常のカラー受像管に使用されているシヤドウマ
スクと同じ様にプレスにより簡単に行なうことが
でき、グリル形状のマスクに比べその取り扱いは
はるかに簡単である。

さて、上記の如くアパーチヤの周囲にアパーチ
ヤを挾んで１対の突出部を設け、マスク間に電位
差をもたせることによつてマスク間に強いレンズ
作用をもつ静電レンズを生じさせることができ
る。

この現象は以下の様に説明される。

アパーチヤの周囲に上述の様な突出部を有しな
い一般の平面マスク構造による２枚マスク構成の
場合はよく知られている一般のニニポテンシヤル
レンズと同種のレンズ系であり、従つてその電気
力線の構成上、電気力線は相対的にビームの進行
方向（Ｚ軸）成分が進行方向に垂直方向成分より
大きい。

第２図ｄに電子銃側からみたマスクのアパーチ
ヤ部と前記電気力線２８の主なものを示す。

このようなレンズ系態は４極子レンズ系として
よく知られており、かかる４極子レンズは第２図
ｄの電気力線の様子からも判る様に一方向に集束
作用を一方向に発散作用を行なうもので、円筒レ
ンズ系よりレンズ作用が強いことも周知である。

従つて入射してくる電子ビームに働く力のビー
ムの進行方向に垂直な方向の力はアパーチヤの周
囲に突出部を有しない場合より突出部を有した場
合が著るしく強くなる。

これに対し、第２図の如くアパーチヤの周囲に
突出部を有する構造の場合には、電子銃側のマス
ク８の突出部２４からスクリーン側のマスク７の
突出部２３への電気力線２８が生じ、従つてこの
部分において電気力線は相対的にビームの進行方
向に垂直方向の成分が上記の場合より著るしく大
きくなる。

このとき第２図ａに示すように、Ｙ−Ｚ面内に
おいては発散レンズとして働き、Ｘ−Ｚ面内にお
いては集束レンズとして働くので入射電子ビーム
に対してスクリーン上にはＹ軸方向に細長いビー
ムスポツトとなる。

スクリーン１上にはストライプ状蛍光体１３
（第２図では省略してある）が塗布されているの
でＹ軸方向に細長いビームスポツトは混色をおこ
す心配はない。

以上の如く、平面マスクの構成だけではレンズ
作用は弱いが、アパーチヤの周囲に突出部を設け
ることによつてレンズ作用を著るしく強くするこ
とができる。

前記実施例の場合のマスク構成部の詳細な仕様
は例えば以下の様になつている。

２枚のマスク共にマスクの薄い部分の板厚は
0.1mm、厚い部分すなわちアパーチヤの周囲の突
出部の板厚は0.3mm、アパーチヤ径はＸ方向Ｙ方
向共に0.50mm、アパーチヤのピツチはＸ方向Ｙ方
向共に0.75mmであり２枚のマスク間距離は0.5mm、
マスク−スクリーン間距離は約13.5mm、スクリー
ン電圧と電子銃側のマスクの電圧は25KV、スク
リーン側のマスクの電圧は23KVである。このと
きスクリーン上に到達するビームスポツト径はＸ
方向約0.25mm、Ｙ方向約0.72mmとなる。

これに対しアパーチヤの周囲に突出部を有しな
い一般の平面マスク構造による２枚マスク構成と
した場合には、アパーチヤ径を0.50mm、ピツチを
0.75mm、マスク間距離を0.5mm、マスク−スクリ
ーン間距離を約13.5mmのとき、スクリーン上に到
達するビームスポツト径を約0.25mmとするには、
スクリーン電圧と電子銃側のマスク電圧を
25KV、スクリーン側のマスクの電圧を約19KV
としなければならない。

従つて、アパーチヤの周囲に前記突出部を設け
ることによりマスク間の電位差は6KVから2KV
へ減ずることができ、マスク間の平均的電界強度
は12KV／mmから4KV／mmと1/3まで減少できる。

前記実施例では、アパーチヤの周囲の突出部が
多数のアパーチヤの一方向に平行にストライプ状
に形成されているが、本発明はこれに限らず第７
図ａに示す様に１つのアパーチヤ１０７の周囲だ
けに小さな突出部１０８を設けた構造としてもよ
いし、また突出部の形状は問わないので第７図ｂ
の様にプレスによる突出部１０９であつてもよ
い。例えば第７図ａに示した構造を有するマスク
を第２図の如く配置させても主要な電気力線は第
２図の電気力線２８とほとんど同じになるためレ
ンズ効果は同じである。従つて本発明での突出部
とはビーム透過孔を決定する部分のすぐ近くにあ
つてその部分より高い一部分を有するとき、この
高い一部分を指している。

第７図ｂではアパーチヤの配列を一方向に交互
に配列しているがこの様な配列はスクリーン上で
のモアレ対策に有効である。

前記実施例ではマスク８とスクリーン１および
フアンネル部の導電膜９の電位をアノード高電位
とし、マスク７をそれより僅かに低い電位として
いるが、本発明はこれに限らず、スクリーン１と
導電膜９はアノード高電位とし、マスク８をアノ
ード高電位より僅かに高いか又は低い電位とし、
マスク７をマスク８より僅かに低い電位としても
よいことは４極子レンズの原理から当然である。

また前記実施例でマスク７とマスク８を入れ替
えて配置することも可能なことは上述と同じであ
る。

さらに前記実施例ではアパーチヤの形状を正方
形状としたが本発明はアパーチヤの形状は問題で
はなく円形状、楕円形状、長方形状などとしても
よい。

以下の実施例ではアパーチヤが円形状の場合を
示しているが、これらの場合も他のアパーチヤ形
状としてもよいことは言うまでもない。

第２図に示した本発明の一実施例では、２枚の
マスクの対向面の各アパーチヤの周囲に突出部を
ストライプ状にかつ２枚のマスクのストライプ状
突出部が直交する様に設けることによつて対向す
るアパーチヤ間に４極子レンズを形成させるマス
ク構造となつているが、本発明はこれに限らず複
数枚のマスクのうち少なくとも一枚のマスクの少
なくとも一方の面の各アパーチヤの近傍に突出部
を有したことによつてマスク部のレンズ作用を変
えるものであれば本発明は適用される。

以下に本発明のいくつかの他の実施例を示す。

第４図は２枚のマスク共に同方向のストライプ
状突出部３３，３４とした場合である。

この場合には前述した様な４極子レンズは形成
されないためマスク部のレンズ作用は第２図に示
したマスク構造のものより弱いが、しかし突出部
を有しない平面マスク構造のものよりは強くな
り、マスク間の電位差を軽減することができる。
これは２枚のマスク間に形成される非対称円筒レ
ンズ系のためで、マスク間には突出部３４から突
出部３３への電気力線が発生しＸ−Ｚ軸面では強
い集束力が働くがＹ−Ｚ軸面では、特に電気力は
働かないので、Ｘ−Ｚ軸面における集束力による
電子ビーム間の相互反発作用をＸ−Ｚ軸方向へ逃
がすことができ、結果的にＸ−Ｚ軸面では突出部
３３，３４を有しない平面マスク構造の場合より
も強い集束力を得ることができる。従つてこのと
き第４図に示す様にスクリーン１上のビームスポ
ツト形は第２図の場合と同じ様にＹ軸方向に細長
いビームスポツト形となる。このときマスク８の
突出部３４がなくマスク８は平面マスクでマスク
７の突出部３３だけを有するマスク構成でもその
効果は弱いけれども上述と同じ事が言えるのでマ
スク間の電位差は平面マスクの組合せの場合より
も小さくなる。即ち、複数枚のマスクのうち、適
当な少なくとも一枚のマスクの、適当な少なくと
も一方の面の、各アパーチヤの近傍に適当な突出
部を設けることによつて、その付近の電位分布を
大きく変化させ、対応する各アパーチヤ間に形成
される静電レンズのレンズ作用を強くすることが
できるものである。

また前記実施例では２枚のマスクのそれぞれ対
向面に突出部を設けているが、本発明はこれに限
らず、例えば第５図、第６図に示す様にマスクの
両面に突出部を設けてもよい。

第５図では、スクリーン側のマスク４７は電子
銃側のマスク４８と対向する面にアパーチヤ４１
を挾んでＹ軸方向に一対のストライプ状突出部４
４が、またスクリーン面１と対向する面にアパー
チヤ４１を挾んでＸ軸方向に一対のストライプ状
突出部４３が設けてある。電子銃側のマスク４８
はマスク４７の対向面にアパーチヤ４２を挾んで
Ｘ軸方向に一対のストライプ状突出部４５が設け
てある。

この場合には２枚のマスクが対向する部分の電
界の様子は第２図の場合と略々同等であるが、ス
クリーン側のマスク４７のスクリーン面１と対向
する部分の電界の様子は第２図の場合とは異な
る。即ち、２枚のマスク４７，４８の間に４極子
レンズが形成され、マスク４７とスクリーン面１
の間に非対称円筒レンズが形成される。従つてマ
スクを通過してスクリーン面に衝撃する電子ビー
ムは、Ｘ−Ｚ面では２枚のマスク間で強い集束作
用をうけ、Ｙ−Ｚ面では強い発散作用とマスク４
７とスクリーン面で適度な集束作用をうける様に
なる。

さらに本発明の他の実施例について説明する。
第６図に本発明を適用した３枚マスク構成による
マスク集束型カラー受像管のマスク部およびスク
リーン面の一部の拡大図を示す。

第６図においてマスク部を除いた他の配置は第
１図と同じである。

第５図では、電子銃５側のマスク５８とスクリ
ーン１側のマスク５７の間に中間マスク５９が設
置されており、マスク５７とマスク５８にはスク
リーン面１と同じアノード高電圧が印加されてお
り、中間マスク５９にはそれより低い電圧が印加
されている。

電子銃側のマスク５８とスクリーン側のマスク
５７には中間マスク５９に対向する面のＹ−
Y′軸上にアパーチヤ５１，５０を挾んで１対の
ストライプ状突出部５４，５３が設けられてお
り、中間マスク５０には両面のＸ−X′軸上にア
パーチヤ５２を挾んで１対のストライプ状突出部
５５，５６が設けられている。この様な構造を有
するマスクでは第２図において説明したことと全
く同じ理由により電子銃側のマスク５８と中間マ
スク５９との間に１つの４極子レンズが形成さ
れ、さらに中間マスク５９とスクリーン側のマス
ク５７との間にもう１つの４極子レンズが形成さ
れるためレンズ作用はかなり強いものとなる。

このため中間マスク５９に印加する電圧はマス
ク５８とマスク５７およびスクリーン面１に印加
されているアノード高電圧より僅かに低い電圧で
可能であり、従つてマスク間の電位差は第２図に
示した２枚マスク構成の場合よりさらに小さく抑
えることができ、耐電圧の優れたマスク集束型カ
ラー受像管を提供することができる。

以上の実施例では２枚マスク構成および３枚マ
スク構成のマスク集束型カラー受像管について述
べているが、その他の複数枚マスク構成によるマ
スク集束型カラー受像管においても原理的には同
じであり、本発明は適用し得る。

以上の様に本発明の複数枚マスク構成によるマ
スク集束型カラー受像管においては、少なくとも
一枚のマスクの少なくとも一方の面のアパーチヤ
の近傍に突出部を設けることによつて、従来のシ
ヤドウマスクより機械的強度および成形性を劣化
させずに、少なくとも一平面上における集束レン
ズ作用を突出部を設けない場合より強くすること
ができ、マスク間の電位差を小さくすることがで
きる。このため、量産性のある耐電圧的に実用性
に富んだマスク集束型カラー受像管が得られる。

さらに言えば、本発明による個々のマスクは従
来のシヤドウマスクと同程度の機械的強度を有し
ているため、複数枚のマスクの絶縁はマスクの外
周部でのみ行なうことができるので、絶縁部への
ビーム衝撃による絶縁破壊など従来の複数枚マス
ク構成によるマスク集束型カラー受像管の欠点を
回避でき実用性に富むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したマスク集束型カラー
受像管の概略構成を示す一例であり、第２図はマ
スク−スクリーン部の拡大図、第３図は本発明を
実施するためのマスク製作法の一実施例を示し、
第４図、第５図、第６図は本発明の他の実施例を
示すマスク−スクリーン部の拡大図、第７図はさ
らに本発明を実施するためのマスク構造の例を示
す概略図である。 １……スクリーン、２……フエースプレート、
３……フアンネル、４……ネツク、５……電子
銃、６……偏向装置、７，８……マスク、９……
導電膜、１０，１１，１２……電子ビーム、１３
……蛍光体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多数のアパーチヤを有する複数枚のマスクに
   よつて構成されたマスク集束型カラー受像管にお
   いて、前記複数枚のマスクのうち少なくとも一枚
   のマスクの少なくとも一方の面の前記各アパーチ
   ヤの近傍に突出部を有したことを特徴とするマス
   ク集束型カラー受像管。