JPH0541179A - カラー受像管用シヤドウマスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラー受像管のシャドウマスクが電子ビーム
の射突によって熱膨張して、局部ドーミングすることを
安価な構成により減少させることができるようにする。 【構成】 シャドウマスク本体１２の電子ビーム入射側
に、このシャドウマスク本体１２よりも面積の小さい補
助マスク２２を部分的に配置し、これら補助マスク２２
を小さい溶接点１４でのみシャドウマスク本体１２に接
合している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はカラー受像管用シャド
ウマスクおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シャドウマスク式カラー受像管に
おいては、電子ビームの射突によってシャドウマスクの
温度が上昇し熱変形を生じることが知られている。この
熱変形は一般にミスレジスターといわれる色ずれを起こ
すため、原因別に対策を施こすことが望まれる。上記熱
変形の一つに局部ドーミングといわれるものがある。こ
れは、カラー受像管の動作中に画像再生画面の一部分
（一般に全有効面面積の数分の一ないし数十分の一の広
さを有する比較的まとまった部分）だけが他の部分に比
べて著しく明るく、ほぼ静止した画像が長く続くと、こ
の明るい部分に対応したシャドウマスクが局部的に熱変
形をおこす現象である。

【０００３】図５はカラー受像管の画面上に再生された
映像とシャドウマスクの局部ドーミングとの関係を示す
もので、同図において、１は内面に蛍光面が形成された
パネル、２は鉄など金属板からなるシャドウマスクで、
多数の整列した電子ビーム透過用の小孔３を有する。な
お、シャドウマスク２の保持機構、電子銃等の部分は周
知であるため、それらの記載を省略している。一方、同
図の画像図において、１００は、たとえば青空の中の白
雲のように、他の部分に比べて著しく明るい映像部分を
示し、このような状態が少し長く（５秒以上）ほとんど
静止したまま続くと、シャドウマスク２の映像１００に
対応する部分は他の部分に比較して電子ビームの射突量
が多いため、温度が局部的に上昇し、本来、点線１０１
で示す形状であるものが実線１０２で示すように変形し
てしまう。このため、シャドウマスク２にある小孔３が
定位置を保つことができなくなり、したがって、小孔３
を通過した電子ビームの蛍光体ドットへの照射点に移動
をもたらし（ミスレジスター）色ずれが発生する。この
変形は一般のシャドウマスクでは明るい画面に対応する
シャドウマスク部分が蛍光面側へ膨れあがる方向に生ず
る。この現象は偏向角が大きくなると急速に目立つもの
で、近年のように１１０°偏向のように広角化したり、
画面の平坦化したカラー受像管にあっては非常に大きな
問題となるものである。

【０００４】このような局部ドーミング現象を減少させ
る方法として種々の方法が工夫されている。その代表的
なものとして、従来、ほとんど純鉄に近い材料から作ら
れていたシャドウマスク２を、熱膨張係数の小さいイン
バーと呼ばれる合金で作る方法が知られている。インバ
ーはニッレルが約３６％で、残部を鉄とする合金であ
る。

【０００５】ドーミング現象を減少させる別の方法とし
て、たとえば特公昭６１−６９６９号公報にも開示され
ているように、シャドウマスク２に電子ビームが射突し
たとき、マスク温度が上昇しないようにマスク表面に電
子を反射させる物質を塗布する方法が知られている。そ
の代表的なものがシャドウマスク２の電子ビーム入射側
に鉛やビスマス等の重金属の酸化物を塗布する方法であ
る。これは原子量の大きい物質は電子を反射させる性質
が強いことを利用したものである。酸化物を用いるの
は、単位金属が空気中の加熱に対して不安定であった
り、溶解して定位置にとめておくのが困難であったりし
て，カラー受像管の工程後に所定の性能を発揮させるの
が困難なためである。

【０００６】ドーミング対策として前述したインバー合
金は、熱膨張係数が従来の鉄の約１／９であり、シャド
ウマスク２が局部的に電子ビーム射突によって昇温して
も、その部分の膨張量が小さいためドーミング量が小さ
く、従来の鉄の場合のドーミング量を１００として、約
３０程度の値まで低減させることができる。ここで、ド
ーミング量が従来の鉄の場合と比べて膨張係数の比と同
じように小さくならないのは、この材料の熱伝導率が鉄
の約１／５であり、従って、電子ビームの射突による熱
が材料中を伝導して逃げる量が少なく、電子ビーム射突
部の温度が鉄の場合に比べて大きいためである。

【０００７】また、ドーミング対策として、先に述べた
電子反射物質を塗布する方法はシャドウマスク２に射突
した電子ビームのほとんどのものが相当のエネルギーを
持って塗布物質によってはね返えされるため、射突部分
の昇温が抑えられる。たとえば鉄からなるシャドウマス
ク２の上に前述の酸化鉛や酸化ビスマスを適当量塗布し
た場合は、これを塗布しない単なる鉄から成るシャドウ
マスク２のドーミングを１００として、これを約７０程
度まで減少させることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ドーミング対策として
先に述べたインバー合金を用いる方法は、高価なニッケ
ルを多く用いるために、材料費が高く、またシャドウマ
スク２として加工するためのエッチングによる孔明けや
プレスによる成形などが困難で、加工費と歩留りの悪い
欠点があり、著しいコストアップをともなうものであっ
た。しかも、これを実施して見ると、熱膨張係数から予
想されるほどの局部ドーミング減少効果が得られなかっ
た。

【０００９】また、電子反射物質をシャドウマスク２に
塗布する方法は、効果が充分に発揮できないうえ、この
物質のために電子ビーム透過孔３が目詰まりを起こすな
ど、製造上の問題があり、結局、コスト高になる。

【００１０】本発明はこのような従来のものの問題点を
解決するためになされたもので、電子ビームの射突によ
るドーミング現象を抑制でき、しかも安価にして作り易
いカラー受像管用シャドウマスクおよびその製造方法を
提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係るカラー受
像管用シャドウマスクは、パネル内面側のシャドウマス
ク本体の電子ビーム入射面側に、電子ビーム透過孔を有
し、上記シャドウマスク本体よりも小面積の複数の補助
マスクを部分的に対向して配設するとともに、スポット
状に接合したものである。

【００１２】また、この発明に係るカラー受像管用シャ
ドウマスクの製造方法は、シャドウマスク本体をプレス
成形した後、このシャドウマスク本体に補助マスクを取
り付け、この後、黒化処理を施こすものである。

【００１３】

【作用】この発明においては、補助マスクがシャドウマ
スク本体に射突するはずの電子ビームの少なくとも一部
を受け止め昇温する。この昇温による熱はシャドウマス
ク本体に放射熱によって伝わるが、熱放射は補助マスク
の両側から行なわれるため、補助マスクに対向するシャ
ドウマスク本体部分へ入射する熱は補助マスクのない場
合に比べて小さくなる。

【００１４】また、シャドウマスク本体に補助マスクを
取り付けてから黒化処理を施こすことにより、局部ドー
ミングの起きにくいシャドウマスクを容易に得ることが
できる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面にもとづいて
説明する。図１はこの発明に係るカラー受像管用シャド
ウマスクの一例を示す斜視図である。

【００１６】図１において、１２はパネル１の内面側に
対向して配設されるシャドウマスク本体であり、このシ
ャドウマスク本体１２には、規則的に配列された多数の
電子ビーム透過用の小孔３が設けられている。この小孔
３は、通常、平坦な薄い金属板（シャドウマスク原板）
にエッチング法により形成されるもので、この後、金属
板をプレス成形してシャドウマスク本体１２が作成され
る。４はシャドウマスク本体１２の全体としての形状を
保たせるためと、これをパネル内面の所定の位置に保持
させるためにシャドウマスク本体１２の周辺に取り付け
られるフレームであり、これは通常やや厚肉の金属板か
ら形成される。上記シャドウマスク本体１２とフレーム
４は、通常、溶接で接合し固定されている。上記フレー
ム４には、パネル内面の所定の場所に保持するためのバ
ネ等の機構が取り付けられるが、ここでは、その説明も
図示も省略する。

【００１７】２２は補助マスクである。この補助マスク
２２はシャドウマスク本体１２と同様の薄い金属板から
なり、シャドウマスク本体１２の電子ビーム透過用の小
孔３（図にはその一部のみを示す）と同様で、これより
僅かに大きい電子ビーム透過用の小孔１３（図にはその
一部のみを示す）が全面に、かつ小孔３を通過する電子
ビームを妨げないように設けられている。また、補助マ
スク２２は、その面積がシャドウマスク本体１２の小孔
３の設けられている部分の面積（カラー受像管のスクリ
ーンの大きさに対応する部分の面積）より相当に小さ
く、かつ実質的に複数個、たとえば６個がそれぞれ独立
してシャドウマスク本体１２の内面に溶接１４によりス
ポット状に固定されている。

【００１８】上記補助マスク２２の大きさは、一例とし
て、カラー受像管の大きさが２５吋形であるとき、１０
０×１００ｍｍ² 程度であって、シャドウマスク本体１
２の比較的周辺に近い部分、つまり偏向角の大きい電子
ビームの入射する部分に互いに重なり合わないようにレ
ーザーなどで溶接されている。この時、溶接点１４は補
助マスク２２の比較的中央部に近い部位において２、３
個所だけであり、その他の部位では、シャドウマスク本
体１２と補助マスク２２との間は通常の接触程度であっ
て、いわゆる密着もしくは接着の状態にはなっていな
い。

【００１９】電子ビームの透過孔３は、図２に示すよう
に、電子ビームの不要な散乱を防止するため、パネル１
の蛍光面側へ向かって先広がり状の断面形状となってい
る。電子ビームが通常の状態では、シャドウマスク本体
１２側の小孔３により実質的に規制されるように、補助
マスク２２側の小孔１３は、上記小孔３よりも大径に形
成され、かつ電子ビームの入射の方向を考えて必要に応
じて若干ずれるように重合されている。また、上記溶接
点１４は、上記シャドウマスク本体１２の非孔部１２ａ
と補助マスク２２の非孔部２２ａに位置している。さら
に、非孔部１２ａおよび２２ａは相当に幅が狭いので、
補助マスク２２をシャドウマスク本体１２に完全に接合
させておくために、補助マスク２２の小片一個あたりに
複数個の溶接点１４を設けるのが望ましい。そして、こ
の溶接点１４は各補助マスク２２の略中央部付近に設け
るのが望ましい。

【００２０】つぎに、以上述べた実施例の作用について
述べる。一般に、前に述べた局部ドーミングは、カラー
受像管としての電子ビームの偏向角の比較的大きい所、
つまりシャドウマスク本体１２の比較的周辺に近い所で
問題になる。ところが、電子ビームがシャドウマスク本
体１２の比較的周辺部に局部的に射突した時、補助マス
ク２２が配置されていると、シャドウマスク１２に射突
すべきこの部分の電子ビームの大部分が補助マスク２２
に射突してこの部分の温度を上昇させる。これにより、
補助マスク２２が熱放射を発生するが、これは補助マス
ク２２の両面に現われる。このうち、補助マスク２２の
シャドウマスク本体１２に対向する部分から発生したも
のの何割かがシャドウマスク本体１２に吸収され、この
部分の温度を上昇させる。しかし、補助マスク２２から
発せられる熱放射のうちの略１／２程度は、シャドウマ
スク本体１２と対向しない部分、つまり当該カラー受像
管の管壁などに向かい、ここで吸収されシャドウマスク
本体１２には入射しない。補助マスク２２とシャドウマ
スク本体１２はスポット状の溶接点１４以外は完全な密
着状態ではないので熱伝導はいたって悪く、したがっ
て、補助マスク２２の熱のシャドウマスク本体１２への
熱伝導はほとんど無視できる。この結果、シャドウマス
ク本体１２に吸収される熱は略１／２程度になり、その
分だけドーミングも減少する。

【００２１】ところで、これまでシャドウマスク本体１
２に直接射突していた電子ビームは今度は補助マスク２
２に射突することになり、このため、補助マスク２２に
熱変形が起ることになる。しかし、これは次のような理
由で、先に述べたような局部ドーミング現象とは異った
ものとなり、実用的な意味での害にはならない。

【００２２】まず第１の理由としては、先に述べたよう
な局部ドーミングはシャドウマスク本体１２上の電子ビ
ームの射突した部分が局部的に膨張するのに対してその
周辺の部分全体が膨張しないために電子ビーム射突部分
が膨れあがって生ずるものである。また、局部ドーミン
グはそれが実用上害となるほどに目立って発生するため
には、電子ビームの射突領域がある程度以上の面積（た
とえば板の厚さが０．２５ｍｍであるシャドウマスクに
おいては、２５００ｍｍ² 程度以上）であることが知ら
れている。しかし、上記補助マスク２２は個々の面積が
それ程大きくないので、このうちの一個に従来であれば
局部ドーミングが問題になったであろう程度の面積の部
分に電子ビームが射突しても、たいていはその少なくと
も一部は１つの補助マスク２２からはみ出してしまう。
すなわち、「電子ビームの射突により膨張する部分の周
辺全体が膨張しないため電子ビーム射突部分が膨れあが
る」と言う状態が現出しにくいのである。

【００２３】第２の理由としては、たとえ補助マスク２
２にドーミング現象が起っても、シャドウマスク本体１
２が変形さえしなければ、シャドウマスク本体１２の小
孔３を通った電子ビームが一部欠けることはあっても、
それが蛍光面上の本来射突してはいけない所に射突する
ことはない。すなわち、蛍光面上の問題の場所は通常単
に暗くなるだけで、他色発光のような非常に好ましくな
い現象を呈しはしないのである。

【００２４】以上述べた第２の理由はあるものの、上記
補助マスク２２はそれ自身にはドーミングが起きにくい
ことが望まれる。したがって、第１の理由から補助マス
ク２２の１個の大きさをあまり大きくすることは好まし
くなく、また、シャドウマスク本体１２との溶接をでき
るだけ狭い面積の少ない点数でおこなうのが望ましい。
さらに、第２の理由に関連する補助マスク２２のドーミ
ングの熱変形の影響を最小限にとどめるのは溶接点１４
が個々の補助マスク２２の中央部付近にあることが望ま
れる。また、補助マスク２２の大きさについても、あま
り大きいと、溶接強度の点で保持に問題が生じるほか、
補助マスク２２の全体にわたって小孔３と小孔１３を一
致させるように高精度に作成するのが難しくなる。逆に
補助マスク２２があまり小さいと、個数が増えて取り付
け工数が増え、小孔３、１３とを一致させる作業回数も
増える。したがって、補助マスク２２の大きさは、シャ
ドウマスク本体１２の曲面や曲率などによっても異なる
が、形状が円形ないしは正方形に近いものでは、おおよ
そシャドウマスク本体１２の板厚をｔとするとき、４×
１０⁴ ｔ² 〜４×１０⁵ ｔ² が適当である。

【００２５】なお、図１の実施例では、複数個取りつけ
られている補助マスク２２相互の間に隙間があり、ここ
へ入射する電子ビームは補助マスク２２にさえぎられず
に直接、シャドウマスク本体１２に射突することになる
が、局部ドーミングはそれが害になるにはある程度の電
子ビーム射突面積を必要とし、少々の隙間は問題になら
ない。

【００２６】図３はこの発明の他の実施例を示すもので
ある。同図において、補助マスク２２として、帯形のも
のをシャドウマスク本体１２の両側に配置したもので、
溶接点１４もシャドウマスク本体１２の周辺部に設定し
ている。この例の補助マスク２２は、たとえば２５吋型
カラー受像管において、１００×３７０ｍｍ² 程度であ
る。この場合も、補助マスク２２とシャドウマスク本体
１２の間が伝熱的に完全密着状態でさえなければ、先に
述べたシャドウマスク本体１２の局部的昇温を相当に防
げるので、その他に述べた補助マスク２２自身にドーミ
ングまたはそれに類似の熱変形が起ることによる悪影響
は前述の実施例のものよりはやや大きくなるが、総合的
にそれなりの効果を期待できるものである。

【００２７】ところで、シャドウマスク本体１２の補助
マスク２２との対向面側の表面の熱放射率を、両者１
２，２２が重なり合っていない部分よりも両者１２，２
２が重なり合っている部分で小さく設定するのがよい。
これはシャドウマスク本体１２と補助マスク２２の重な
り部分は、放射による熱伝達ができるだけ少ないことが
望まれる一方、シャドウマスク本体１２が補助マスク２
２に重なっていない部分は電子ビーム射突により発生す
る熱ができるだけ放射によって逃げてくれることが望ま
しいためである。

【００２８】また、補助マスク２２のシャドウマスク本
体１２との対向面側の熱放射率がその反対側の電子ビー
ムが入射する側の面よりも小さく設定するのがよい。そ
の理由は、電子ビームの射突により補助マスク２２に発
生する熱のほとんどを補助マスク２２の電子ビーム入射
面側へ逃がすことができる。この結果、シャドウマスク
本体１２の局部ドーミングを、単に補助マスク２２を取
り付けたのみの状態より大場に減らすことができる。

【００２９】上記のように熱放射率を設定するシャドウ
マスクの製造方法について図４で説明する。図４におい
て、シャドウマスクの製造には、シャドウマスク原板か
ら小孔３を有するシャドウマスク本体１２を作成するプ
レス成形工程４１と、補助マスク２２をシャドウマスク
本体１２に対して接合する溶接工程４２と、黒化処理工
程４３とを経ることになる。

【００３０】ここで、黒化処理と言うのは、従来のシャ
ドウマスクでもおこなわれていた工程であって、表面の
熱放射特性を改善するなどの目的のため、酸化雰囲気中
で熱処理を行ない材料表面に黒色の酸化被膜を形成する
工程である。この実施例にあっては、シャドウマスク本
体１２になる金属板のプレス成形工程４１と黒化処理工
程４３との間に、補助マスク２２の溶接が行なわれる。
こうすると、黒化のための酸化雰囲気がシャドウママス
ク本体１２と補助マスク２２の間ではほとんど停留して
しまい、この面には酸化力のある雰囲気が絶えず入れ変
わり、供給されることが少ないので、両者１２，２２が
対向している面では非常に不完全な酸化被膜しか形成さ
れず、結果的に特に他の細工をしなくても両者１２，２
２の対向面での熱放射率を反対面側より小さくすること
ができる。

【００３１】なお、補助マスク２２はプレス成形されシ
ャドウマスク本体１２に溶接するとしたが、補助マスク
２２は特にわざわざわん曲成形しなくても、個々の面積
が小さければシャドウマスク本体１２に沿わせて撓わま
せるだけで適正な孔位置の重ね合わせが可能であり、か
つ、こうすることによって、両者１２，２２の間に完全
密着でない適度の隙間を自然に設けることが可能である
ためである。勿論、補助マスク２２を前もって別に成形
加工しておいても良い。要は溶接後に、両者１２，２２
を一体的にプレス成形したのではほとんど完全密着にな
ってしまい本発明の効果が減失される。

【００３２】この発明はその他に種々の変形例が考えら
れる。たとえば、通常鉄で作られるシャドウマスク本体
１２に対して補助マスク２２を３６〜４２％のニッケル
を含む熱膨張係数の小さい鉄合金で作成し、補助マスク
２２のドーミングに似た熱変形を極力減らすことも考え
られる。

【００３３】補助マスク２２はニッケルを含む合金など
通常の鉄材を黒化処理する条件では黒化（酸化膜）が形
成されにくい材料で作り、予め、別の工程で予備的に片
面だけを重点的に黒化しておいてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、シャドウマスク本体の電子ビーム入射面側に部分
的に補助マスクを取り付けたので、コストアップをとも
なうことなく、局部ドーミングを十分に抑制できるカラ
ー受像管を製作容易にして提供することができる。

【００３５】また、この発明の請求項２によれば、シャ
ドウマスクの成形後、補助マスクを溶接し、その後黒化
処理を施こすようにしたので、補助マスクによる局部ド
ーミング防止効果を容易に発揮させ得るカラー受像管の
シャドウマスクの製造方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るカラー受像管用シャドウマスク
の一例を示す斜視図である。

【図２】同シャドウマスクの拡大断面図である。

【図３】この発明の他の実施例を示すカラー受像管用シ
ャドウマスクを示す斜視図である。

【図４】この発明のカラー受像管用シャドウマスクの製
造工程を示す図である。

【図５】従来のカラー受像管用シャドウマスクの説明図
である。

【符号の説明】

１ パネル ３ １３ 電子ビーム １２ シャドウマスク本体 ２２ 補助マスク ４１ プレス成形工程 ４２ 補助マスク取付工程 ４３ 黒化処理工程

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の電子ビーム透過用の小孔を有する
   金属板で構成されて、蛍光面が形成されたパネル内面に
   対向して配設されたシャドウマスク本体と、電子ビーム
   透過用の小孔を有し、かつ上記シャドウマスク本体より
   も小面積で、該シャドウマスク本体の電子ビーム入射面
   側に部分的に対向して配設されてスポット状に接合され
   る複数の金属製の補助マスクとを備えたことを特徴とす
   るカラー受像管用シャドウマスク。
2. 【請求項２】 シャドウマスク本体を成形するプレス成
   形工程と、成形されたシャドウマスク本体に補助マスク
   を取り付ける工程と、シャドウマスク本体に補助マスク
   を取り付けた後、黒化処理する工程とを備えたことを特
   徴とするカラー受像管用シャドウマスクの製造方法。