JPH0515027B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はシヤドウマスク型カラー受像管に係わ
り、特にそのシヤドウマスクに関するものであ
る。

〔発明の技術的背景と問題点〕

一般にシヤドウマスク型カラー受像管は第１図
に示すように典型的には硝子で形成された外囲器
は、実質的に矩形状のパネル１と漏斗状のフアン
ネル２とネツク３とから構成される。そしてパネ
ル１の内面には赤、緑及び青に夫々発光する例え
ばストライプ状螢光体スクリーン４が設けられ、
一方ネツク３にはパネル１の水平軸線に沿つて一
列に配列され赤、緑及び青に対応する３本の電子
ビーム１０を射出するいわゆるインライン型電子
銃６が内設されている。またスクリーン４に近接
対向して多数の透孔の穿設された実質的に矩形状
の主面を有するシヤドウマスク５が配設される。
シヤドウマスク５の周辺部はパネル外形に対応し
て折り曲げられたスカート部８を有し、このスカ
ート部８は断面Ｌ字型の枠からなるマスクフレー
ム７によつて指示固定され、さらにマスクフレー
ム７はスプリング９を介してパネル１内側壁に埋
め込まれたピン（図示せず）で係止めされてい
る。このようなカラー受像管において、電子銃６
から射出された３本の電子ビーム１０はフアンネ
ル２近傍の外部に配置された偏向装置（図示せ
ず）によつて偏向され、実質的に矩形状のパネル
１に対応する矩形状の範囲を走査するように且つ
シヤドウマスク５の透光を介して色選別され、各
発光ストライプ状螢光体に正しく対応射突せしめ
てカラー映像を現出させる。ここでシヤドウマス
ク５の透孔を通過する有効電子ビーム量はその機
構上1/3以下であり、残りの電子ビームはシヤド
ウマスクに射突し熱エネルギーに変換され時とし
て80℃程度迄シヤドウマスクを加熱させる。シヤ
ドウマスク５は一般に０〜100℃の熱膨張係数が
1.2×10^-5／℃と大きい鉄を主成分とするいわゆ
る冷間圧延鋼からなる厚さ0.1mm〜0.3mmの薄板か
ら形成されており、このシヤドウマスク５のスカ
ート部８を支持するマスクフレーム７は厚さ１mm
前後の強固な断面Ｌ型の黒化処理を施こされた同
じく冷間圧延鋼から形成されている。従つて加熱
されたシヤドウマスク５は容易に熱膨張を生ずる
が、その周辺部は黒化処理を施こされた熱容量の
大きなマスクフレーム７に対接しているため輻射
や伝導によりシヤドウマスク周辺からマスクフレ
ームに熱が移動し、シヤドウマスク周辺の温度が
中央部よりも低くなる。このためシヤドウマスク
５の中央部と周辺部に温度差を生じ相対的に中央
部を主体として加熱膨張されたいわゆるドーミン
グ現象を生ずる。この結果シヤドウマスク５と螢
光体スクリーン４との距離が変化し電子ビームの
正確なランデイングが乱され色純度の劣化を生ず
る。このような現象は特にカラー受像管の動作初
期において顕著である。

このようなカラー受像管の動作初期におけるド
ーミング現象に対しては、シヤドウマスクの中央
部からの熱の放射の促進やシヤドウマスクへの熱
伝導の阻止という観点より多数の提案がなされて
いる。例えば、米国特許第2826538号ではシヤド
ウマスクの熱放射を促進すべくシヤドウマスクの
表面に黒鉛よりなる黒色層を設ける提案がなされ
ている。このようなカラー受像管ではこの黒鉛層
が良好な放熱器として作用するのでシヤドウマス
クの温度は低下する。しかし、この黒鉛より成る
黒色層は、一面次のような欠点も有している。す
なわち、カラー受像管の製造工程中の熱工程での
熱サイクルにより黒色層の密着性が劣化し、カラ
ー受像管に振動が与えられると一部が剥離して微
小片が脱落することがある。このようにして生じ
た脱落黒色層はシヤドウマスクに付着すると孔詰
りを生じてけい光面における画像特性を劣化さ
せ、また電子銃に付着すると、電極間のスパーク
を誘発して耐電圧特性を劣化させるなどカラー受
像管の品質を著しく低下させる。また第二の例と
して本発明と同一出願人による特願昭58−148843
号ではシヤドウマスクの電子銃側全面にガラスを
主体とする、例えば鉛ほう酸塩ガラスからなる層
を設ける提案がなされている。このようなカラー
受像管では鉛ほう酸塩ガラス層の熱伝導率がシヤ
ドウマスクのそれよりも小さいため、マスクに伝
達される熱量が少なくなりシヤドウマスクの温度
上昇が抑制されている。また鉛ほう酸塩ガラスの
比重がシヤドウマスクのそれに近いため、鉛ほう
酸塩ガラス層を形成したことによりシヤドウマス
クの質量が増加し機械的強度を向上する。

更に、シヤドウマスクにガラスが溶着し結晶化
した状態ではガラスにわずかに圧縮応力、シヤド
ウマスクには引張応力が働いているため機械的強
度も従来のマスクより向上している。

以上これらの要因により上記提案によるとシヤ
ドウマスクのドーミングは効果的に抑制すること
が出来るが、その反面次のような欠点も有してい
る。すなわち鉛ほう酸塩ガラス中に含まれるPbO
が70重量％乃至85重量％であるためにシヤドウマ
スクによつて遮蔽される無効電子ビームの管内で
の乱反射が増加しスクリーン面での白浮き、いわ
ゆるコントラストの低下を来たす。

また、シヤドウマスクは一般に鉄を主成分とす
るいわゆる冷間延鋼からなる厚さ0.1mm〜0.3mmの
薄板から形成されているが、前述したように鉛ほ
う酸鉛ガラスが溶着し結晶化した状態ではガラス
にわずかに圧縮応力、シヤドウマスクには引張応
力が働いており、仮にこれらの応力のバランスが
崩れた時、例えば、ガラス層の厚さは通常10μｍ
乃至20μｍが好ましいとしているが、製造上のば
らつき等によりガラス層の厚さがこれを越え、且
つシヤドウマスクの板厚が0.2mm以下のものにガ
ラス層が形成されると、時としてシヤドウマスク
の変形を起こす場合がある。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、シ
ヤドウマスクのドーミングを小さくし画像の色ず
れ等による色純度の劣化を防止した工業的量産性
に富むカラー受像管を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

本発明はスクリーンに近接し実質的に矩形状の
主面に多数の透孔を有するシヤドウマスクとこの
シヤドウマスクを介してスクリーン上の螢光体を
発光せしめる電子ビームを射出する電子銃を少な
くとも備えたカラー受像管において、このシヤド
ウマスクの電子銃側表面にガラスを主体とする層
を部分的に形成することにより、シヤドウマスク
の温度上昇を軽減してシヤドウマスクのドーミン
グを抑制するカラー受像管である。

〔発明の実施例〕

以下本発明について実施例に基き詳細に説明す
る。尚、本発明のカラー受像管の部材構成自体は
第１図に示すものと同様であるので詳細な説明は
省略する。第１図に示すようなカラー受像管に於
いて、スクリーン４に近接対向して配設されるシ
ヤドウマスク５の電子銃側の表面にガラスを主体
とする、例えば鉛ほう酸塩ガラスからなる層が中
央部分を除き左右領域に部分的に形成されてい
る。その状態を電子銃側から見た状態が第２図
で、斜線の部分がガラス層が形成されている領域
を示している。第２図において、実質的に矩形状
の主面の短辺長をＶ、長辺長をＨ、短辺及び長辺
に平行で管軸を含む中央線をそれぞれｖ−ｖ、ｈ
−ｈで示す。

また、ガラス層の形成される領域は中央線ｖ−
ｖ方向には中央線ｈ−ｈを含んで両側に1/2ｙ、
中央線ｈ−ｈ方向には中央線ｖ−ｖの両側1/2ｗ
から1/2ｘにかけてそれぞれ対称的に矩形状に形
成されている。この鉛ほう酸塩ガラス層はニトロ
セルロースを数％溶かした酢酸ブチルアルコール
溶液で溶かされ平均粒径約5μｍの鉛ほう酸塩ガ
ラスを膜厚10μｍ乃至20μｍとなるように塗布す
る。塗布に際しては透孔の目詰まりを生じないこ
と及び所定の膜厚に制御することが必要である。
この観点からはけ塗りは好ましくない。スプレー
法の場合は、20cm乃至30cmの距離からスプレー圧
約３Kg／cm²で塗布するとよい。スプレー法ではガ
ラス粒子のシヤドウマスクへの付着効率を考慮し
てスプレー時間を制御しなければならない。静電
塗布法の場合は、シヤドウマスクを陽極として接
地し、ガラス粒子噴射装置は直流電源から負の高
電圧、例えば−90KVを印加し、シヤドウマスク
と噴射装置の間に高圧の静電界を形成させる。供
給槽より噴射装置を通じて噴霧された鉛ほう酸塩
ガラス粒子は負に帯電して静電界場にのり対極の
シヤドウマスクに連続的に附着させることができ
る。非塗布部には適宜遮蔽板を用いればよい。静
電塗布法によるガラス層の形成は、負に帯電した
ガラス粒子が正に帯電したシヤドウマスクに付着
する付着効率が極めて高く、材料損失は非常に少
なく、透孔の目詰まりの危険性も少ない。また静
電界を一定に保持すれば塗布膜厚の均一性も高い
ものが得られる。さらにガラス粒子は通常不良導
体であるため帯電し易く静電塗布法に好適する、 以上のようにガラス層を塗布し、乾燥後このシ
ヤドウマスクを最高温度が約440℃でその保持時
間が35分以上の熱処理炉を通過させると、シヤド
ウマスク５の電子銃側にガラス化された鉛ほう酸
塩ガラス層が形成できる。この鉛ほう酸塩ガラス
はPbOの重量パーセントが40〜93％の範囲でガラ
ス化するが、結晶化に対し安定なのは70〜85％で
あり、この範囲が量産に適している。また、一般
に金属とガラスを封着する場合ガラスに無理な歪
力がかからないようにすることが必要である。ガ
ラスではその圧縮強度が引つ張り強度の約10倍で
あり、従つて封着後ガラスにわずかに圧縮力が加
わつている状態にすることがよいので、ガラスの
熱膨張よりも封着金属のそれがわずかに大きい方
が好ましい。一般に冷間圧延鋼板よりなるシヤド
ウマスク５の熱膨張係数は約1.2×10^-5／℃であ
るが、前記PbOの重量パーセントが70〜80％の鉛
ほう酸塩ガラスの熱膨張係数は0.7〜1.2×10^-5／
℃であり、冷間圧延鋼板のシヤドウマスクに封着
するのに非常に適している。ところでこのような
鉛ほう酸塩ガラスを結晶化するためには、400℃
乃至600℃の最高温度とそれを30分以上保持でき
る炉が必要であるが、通常シヤドウマスクとマス
クフレームを組み合わせたシヤドウマスク構体は
パネルと組み合わせた状態で400℃乃至450℃でス
タビライズを行なつている。従つてガラス層形成
後の熱処理工程は上記スタビライズ熱処理工程と
兼用して行なうことができ特に熱処理工程を追加
する必要はない。また従来のスタビライズ工程と
兼用させるために最適化結晶に必要な温度を調整
する必要がある場合はZnOやCuOを鉛ほう酸塩ガ
ラス添加してもよい。この場合は熱膨張係数をあ
まり変化させないでより低温で結晶化させること
が可能となる。

ところで、従来のようにシヤドウマスクの電子
銃側全域にガラス層を形成すると、ガラスと金属
との封着に際し封着時の歪力が加わり、ガラス層
とシヤドウマスク内部の残留応力によりマスクの
板厚とガラス層の膜厚の条件によつては、マスク
変形が生ずる場合がある。

すなわち、第３図ａに示すように、金属１２と
ガラス１１が高温、例えば440℃に加熱された封
着前の状態では両者の長さＬは同一であつたとす
る。この状態から第３図ｂに示すように両者を封
着しない尽で常温まで戻した場合は、ガラスの熱
膨張よりも金属のそれがわずかに大きく選択して
あるので、両者の長さの関係はlg＞ｌｍとなる。
一方、第３図ｃに示すように金属１２とガラス１
１を高温で封着結合し常温まで冷却した場合は、
ガラスは金属のためにより縮み、逆に金属はガラ
スがあるが故にその熱による収縮が途中が妨たげ
られる。従つて結局封着結合後の常温での長さ
は、Ａｇ＞ｌ＞ｌｍとなる。この結果ガラス内部
には圧縮応力Pcが、金属内部には引張応力P_Tが
残留歪力として常に残ることになる。即ちシヤド
ウマスクへのガラス層形成後の熱処理による結晶
化工程により、シヤドウマスクは上記残留歪力を
受けて、時としてマスク変形を起こし、ガラス層
１１の膜厚が厚い程、またlgが長い程、換言すれ
ばシヤドウマスクの電子銃側全領域に於て、ガラ
ス層の占める領域が広い程、変形し易く、変異も
大きくなる。また、シヤドウマスク１２の板厚が
薄い程、変形し易くなることは云うまでもない。
特にシヤドウマスクの主面の周辺部はパネル外形
に対して折り曲げられたスカート部を成形する際
にスカート部のスプリングバツクにより若干ひず
みが残つているために特に変形しやすい。

またカラー受像管を動作させた時、シヤドウマ
スクの透孔を通過するいわゆる有効電子ビームは
その機構上1/3以下であり、他の電子はシヤドウ
マスクに衝突し熱エネルギー、あるいはＸ線等に
変換される。また一部のものはバツクスキヤツタ
リングにより電子銃側へ反射されたり、更に衝突
により二次電子が放出されたりして管内では乱反
射が生じている。このバツクスキヤツタリングは
周知の如く原子量の多いもの程高くなる。従来カ
ラー受像管内に用いられる材料で原子量の高いも
のから序列するとBa、Fe、A_L、Ｃ、…の順であ
るが、前記したように鉛ほう酸塩ガラス中のPbO
の含有率は70％〜85％と高く、また周知のごとく
PbOの原子量はPb＞Baであるため、シヤドウマ
スクの電子銃側全域に鉛ほう酸塩ガラス層を設け
た場合は管内でのビームの乱反射が増加し、コン
トラストが著しく低下する。例えば21吋型90度偏
向管でシヤドウマスク主面の第２図に示すＨが約
400mm、Ｖが300mm、板厚が0.18mmのシヤドウマス
ク主面の電子銃側全領域にガラス層を形成させた
場合約５割の確率でシヤドウマスク主面の周辺部
に変形が生じた。しかし乍ら第２図に示すガラス
層の形成領域のｘおよびｙをそれぞれ0.8×Ｈ、
0.8×Ｖにすることによりシヤドウマスク主面の
周辺部の変形は殆んど防止することができた。

更に、シヤドウマスクにガラス層を設けない場
合のシヤドウマスクからのバツクスキヤツタリン
グによるスクリーンの不要発光輝度を１とする
と、ガラス層をシヤドウマスク略全域に形成した
場合の不要発光輝度は約２となり著しくコントラ
ストを低下させたが、上記実施例において、第２
図におけるＷの寸法を120mmとすると、約1.6とな
り、更にＷを160mmとすると約1.2となりコントラ
ストの低下は実用上認められなくなつた。実質的
にはＷ／Ｈを30％以下とすることでこのようなコ
ントラストの低下は実質的に防止することができ
た。またこのようなカラー受像管を作動させた場
合、シヤドウマスクのドーミングによる色純度の
劣化は従来のシヤドウマスクの電子銃側全域にガ
ラス層を設けたカラー受像管よりも悪くなること
が懸念される。

しかしながらカラー受像管はその構造上、ある
いはスクリーン面に対する電子ビームの入射角な
ど、その機構上シヤドウマスクのドーミングによ
る電子ビームのミスランデイングは中央付近より
も第２図で示せば1/4Ｈよりやや外側の領域が最
も大きくなる。これは主面の中央付近はドーミン
グを生じても電子ビームのランデイングエラーが
あまり色純度に影響を及ぼさないことと、スカー
ト部につながる折り曲げ部を有する周辺部は機械
的強度が他の主面より高くドーミングを生じ難い
ためである。従つてシヤドウマスクの中央付近に
ガラス層を設けなくても、ドーミングによる電子
ビームのミスランデイングの大きい左右領域に形
成すれば実質的に色純度の劣化を防ぐことが出来
る。第２図に於てｗを120mm乃至240mm、シヤドウ
マスク全体に対するガラス層の面積比では30％〜
70％の割合で部分的にガラス層を形成しても、シ
ヤドウマスク全体にガラス層を形成した時と、略
同等の効果が得られた。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、ガラス層を形成
したことによる製造上の問題、及び箱の特性の劣
化を解消し、シヤドウマスクのドーミング現象を
効果的に軽減して色ずれや色むら等の色純度劣化
を改善することができ、工業的に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図はシヤドウマスク型カラー受像管の構成
を示す概略断面図、第２図は本発明によるカラー
受像管のシヤドウマスクを電子銃側から見た模式
平面図、第３図ａ乃至第３図ｃはガラスと金属の
封着現象を説明するための模式図である。 １……パネル、２……フアンネル、３……ネツ
ク、４……スクリーン、５……シヤドウマスク、
６……電子銃、７……マスクフレーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スクリーンの螢光体を選択発光せしめる電子
   ビームを射出する電子銃と、前記スクリーンに近
   接対向して配置され、実質的に矩形状の主面に多
   数の透孔を有するシヤドウマスクとを少なくとも
   備えたカラー受像管において、前記シヤドウマス
   クの少なくとも前記電子銃側表面にガラスを主体
   とする層が部分的に形成されてなることを特徴と
   するカラー受像管。 ２ 前記ガラスを主体とする層が前記シヤドウマ
   スクの実質的に矩形状の主面の短辺に実質的に平
   行で管軸を含む中央線を少なくとも含まない両側
   領域に形成されたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のカラー受像管。 ３ 前記シヤドウマスクの実質的に矩形状の主面
   の前記中央線を含む前記ガラス層を形成しない部
   分の前記主面の長辺に平行な部分の長さが前記長
   辺の長さの30％以下であることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載のカラー受像管。 ４ 前記ガラスを主体とする層が前記シヤドウマ
   スクの主面の全領域の30％〜70％の割合で形成さ
   れてなることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載のカラー受像管。 ５ 前記ガラスを主体とする層が少なくとも
   PbO、B₂O₃およびZnO、またはPbO、B₂O₃およ
   びCuOを含む鉛ほう酸塩ガラスからなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のカラー受像
   管。 ６ 前記鉛ほう酸塩ガラス中に含まれるPbOが70
   重量％乃至85重量％であることを特徴とする特許
   請求の範囲第５項記載のカラー受像管。 ７ 前記鉛ほう酸塩ガラス中にMnO₂または
   Co₂O₃が含まれていることを特徴とする特許請求
   の範囲第５項乃至第６項記載のカラー受像管。 ８ 前記シヤドウマスクと前記鉛ほう酸塩ガラス
   を主体とする層の間に酸化膜を介在せしめたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第７項記
   載のカラー受像管。