JPH0685302B2

JPH0685302B2 - カラ−受像管

Info

Publication number: JPH0685302B2
Application number: JP23937885A
Authority: JP
Inventors: 金治木田; 清時田
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-10-28
Filing date: 1985-10-28
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPS62100934A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、シャドウマスク型のカラー受像管に係わり、
特にそのシャドウマスクに関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般にシャドウマスク型カラー受像管は、第１図に示す
ように、実質的に矩形状のパネル（１）と、漏斗状のフ
ァンネル（２）及びネック（３）から真空外囲器が構成
されている。そしてパネル（１）の内面には赤，緑及び
青に夫々発光するストライプ状の蛍光体層からなる蛍光
体スクリーン（４）が被着形成され、ネック（３）には
パネル（１）の水平軸に沿って一列に配列され、赤、緑
及び青に対応する３本の電子ビーム（５）を射出するい
わゆるインライン型電子銃（６）が配設されている。ま
た蛍光体スクリーン（４）に近接対向した位置には、多
数のスリット状の開孔が垂直方向に配列されこの垂直配
列が水平方向に多数配列されたシャドウマスク（７）が
マスクフレーム（８）によって支持固定されている。さ
らにマスクフレーム（８）は弾性部材（９）を介してパ
ネル（１）の直立縁部内壁に埋め込まれたスタッドピン
（10）で係止されることにより、パネル内に支持されて
いる。

３本のインライン配列の電子ビーム（５）はファンネル
（２）の外部の偏向装置（12）によって偏向され、矩形
状のパネル（１）に対応する矩形の範囲を走査し、かつ
シャドウマスク（７）の開孔を介して色選別されてスト
ライプ状蛍光体層にランディングし、カラー映像を再現
させる。また、電子ビームは地磁気等の外部磁界の影響
を受けストライプ状蛍光体層に正確にランディングしな
い場合があり、再現映像の色純度が劣化するのを防止す
るためファンネル（２）内部に強磁性金属板よりなる磁
気遮蔽板（11）がフレーム（８）を介して係止されてい
る。ここでシャドウマスク（７）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
ビームはシャドウマスクに射突し熱エネルギーに変換さ
れ、一般テレビの動作中では80℃程度までシャドウマス
クを加熱させる。また、航空機のコックピットなどの計
示用に使用される特殊なカラー受像管では、時として20
0℃前後まで、シャドウマスクの温度が上昇することも
ある。シャドウマスク（７）は、一般に熱膨張係数が.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、このシャドウマスク（７）のスカート部を支持する
マスクフレーム（８）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。従って、加熱されたシャドウマスク（７）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
れた熱容易の大きなマスクフレーム（８）に対接してい
るため輻射や伝導によりシャドウマスク周辺からマスク
フレームに熱が移動し、シャドウマスク周辺の温度が中
央部よりも低くなる。このためシャドウマスク（７）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像を生ず
る。この結果シャドウマスク（７）と蛍光体スクリーン
（４）との距離が変化し、電子ビームの正確なランディ
ングが乱され色純度の劣化を生ずる。このようなドーミ
ングによるミスランディングの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。また映像面上で部分的
に高輝度の映像が映出され、特にこの高輝度映像部分が
一定時間停止している時は、シャドウマスクに高電子流
密度の電子ビームが部分的に発生することとなり局部的
なドーミング現像を生ずる。

このようなカラー受像管のドーミングのうち動作初期に
おけるドーミング現象に対しては、シャドウマスクへの
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、特開昭50−44771号公報ではシャドウマス
クの電子銃側に、二酸化マンガンで構成される多多孔質
層を堆積し、その上にアルミニウム層を、更にこのアル
ミニウム層上に酸化化ニッケルまたはニッケル鉄層をそ
れぞれ真空蒸着する構造のものが提案されている。この
ような構成のものを採用すると多孔質層の熱伝導係数は
極めて小さいので電子ビームの衝突面で発生した熱はマ
スクに伝達されずマスクから遠ざかる方向に放射され
る。このため、シャドウマスクの温度上昇を抑制するこ
とができる。しかし、このようにシャドウマスク面上に
三重の層を真空蒸着により設けるためには、膨大な設備
と作業時間が必要となり工業的量産性に著しく欠けると
いう欠点がある。また特開昭60−72143号公報ではシャ
ドウマスクの電子銃側に、、たとえば鉛ほう酸塩ガラス
からなるる層とこの鉛ほう酸塩ガラスからなる層の電子
銃側にba・Alの金属間化合物とNiが主成分のゲッター被
膜が形成されている構造のものが提案されている。この
ような構成のものを採用すると、シャドウマスクに封着
された鉛ほう酸塩ガラスに圧縮応力が加わっているた
め、シャドウマスクのドーミングを抑制することができ
る。しかしながらこのような構造のシャドウマスクは動
作初期におけるドーミング現象には有効であっても局部
的なドーミング現象に対して追随しきれずドーミング抑
制効果を充分発揮することはできない。

さらにカラー受像管のドーミングに対しては、ドーミン
グに伴なう電子ビームのミスランディングを静電的に補
正して軽減しようとする提案がなされている。例えば特
公昭57−18824号公報では、電子ビームが射突するスク
リーンの表面の非発光領域に対応して低い導電率を有す
る電子吸収層を構成する例が提案されているる。このよ
うな構造のものを採用すると、ミスランディングが生ず
るスクリーンの区域では蛍光体の存在しない非発光領域
の電子吸収層にも電子ビームが射突することになり電子
吸収層が負に帯電することになる。この結果、スクリー
ンとシャドウマスクの間に局部的な減速電界が発生し、
この減速電界によりミスランディングを生じていた電子
ビームの軌道が修正され、ミスランディングを減少させ
ることができるとしている。しかしながら、このような
構造のものでは以下のような欠点を有している。

第１に、シャドウマスクのドーミング現象が生じミスラ
ンディングが生じた後に始めて電子吸収層の負帯電によ
る減速電界が作用し始めるので、ミスランディングの減
少作用は常に一定の時間遅れを伴う。第２に各色発行蛍
光体群の各蛍光体間にのみ形成されている電子吸収層の
負帯電部分は、ミスランディングを生じた部分のみであ
り、極めて小さい面積に限定される。そのため電子ビー
ムの軌道を修正するに足る減速電界としては不充分であ
る。第３に電子吸収層の負帯電による作用は、局部的に
高電流密度となる局部的ドーミング現象時のミスランデ
ィングには有効であっても動作初期のドーミング現象時
のミスランディングに対しては前述の理由からあまり有
効ではない。第４に、このような電子吸収層をスクリー
ンの限定された部分に形成する事は作業工程の増加や形
成精度の管理の点からも工業的量産性に著しく欠けるも
のである。

このような従来の欠点に対しては、本出願と同一の出願
人により、シャドウマスクの電子銃側に低導電層を設
け、シャドウマスクがドーミングを生じる大電流時にこ
の低導電層が負に帯電してドーミングに伴なう電子ビー
ムの変位を静電的に偏向し、ミスランディングを軽減さ
せる提案もいくつかなされている。例えば、特開昭60−
148036号公報及び特願昭59−49172号では、この低導電
層を酸化すず（SnO₂）を含む鉛ほう酸塩ガラスより形成
し、シャドウマスクの電子銃側に設けている。しかしこ
のSnO₂を含む鉛ほう酸塩ガラスの場合、製造時にSnO₂が
沈降し易いため分散性が悪く、絶縁部分と導電部分とに
分離してしまう問題がある。その結果絶縁部分上に不要
帯電が発生し、電子ビームの異常変形を生ずることとな
る。勿論、撹拌等の製造方法を改良すれば軽減されるが
量産的製造法としては好ましいものではない。

〔発明の目的〕

本発明はシャドウマスクのドーミングによる電子ビーム
の変位を静電的に偏向し補正する際、異常帯電による電
子ビームの変形を無くし、かつ電子ビームの変位による
ミスランディングを効果的に軽減させるカラー受像管を
得るものである。

〔発明の概要〕

本発明は、スクリーンに近接しその主面に多数の透孔を
有するシャドウマスクとこのシャドウマスクを介してス
クリーン上の蛍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
のシャドウマスクの電子銃側主面に窒化ボロン（BN）あ
るいは窒化ケイ素（Si₃N₄）のいずれか一方を含む少な
くとも電子吸収層を設け、その電子吸収層の表面には１
μg/cm²乃至100μg/cm²に相当する厚さのバリウムを主
体とするる実質的に電子透過性の低導電層を設けること
によって、シャドウマスクのドーミングによる電子ビー
ムの変位を効果的に抑制するとともに異常帯電による電
子ビームの変形を無くした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おいて、スクリーン
（４）に近接対向して配設されるシャドウマスク（７）
の電子銃側主面に例えば窒化ケイ素（Si₃N₄）を約20重
量％含む結晶性鉛ほう酸塩ガラスからなるガラス層が高
温加熱処理によって封着接合され、更にその表面に例え
ばバリウムを主体とする被覆層が形成されている。

このガラス層はパネル（１）とファンネル（２）とが封
着される前に、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た窒化ケイ素（Si₃N₄）
を含む結晶性鉛ほう酸塩ガラスをシャドウマスク（７）
の電子銃側に塗布し、このシャドウマスク（７）をパネ
ル（１）内に装着する。そして、この後、パネル（１）
とファンネル（２）を所定の枠台に乗せて、最高温度44
0℃でその保持時間が35分以上ある炉を通過させるとシ
ャドウマスク（７）の電子銃側に結晶化された窒化ケイ
素（Si₃N₄）を含む鉛ほう酸塩ガラス層が形成できる。

一方、この鉛ほう酸塩ガラスを主体とする層の電子銃側
に形成される実質的に電子透過性の低導電層として、例
えばゲッター被膜、例えばBaとAlの金属化合物とNiの重
量比が約1:1であるような分散性ゲッターを充填したボ
ートをシャドウマスクと対向するように配置して、排気
後に高周波加熱することにより、形成させることができ
る。ここでこのゲッター被膜はカラー受像管内で発生し
たガスを吸着する機能を有していることは言うまでもな
い。

このような構成によるカラー受像管を動作させた場合、
電子ビームが被膜層に射突した時の状態について第２図
及び第３図を用いて説明する（図中同一符号は同一部分
を示し第３図は第２図の（Ａ）部近傍を示す）。第２図
及び第３図において、シャドウマスク（５）がドーミン
グ現象を生じていない状態での電子ビーム（10）はスク
リーン（４）の所定位置（12）にランディングする。こ
こで仮にシャドウマスクに入射する電子ビーム密度が増
大しシャドウマスクが加熱されドーミング現象を生じた
場合、即ちシャドウマスク（5a）が熱状態の電子ビーム
（11）はシャドウマスク（5a）のドーミングと共に管軸
（16）方向に移動し、電子ビームのランディング地点も
（12）から（12a）へ移動する。即ち本来地点（12）へ
ランディングすべき電子ビームはドーミング現象によっ
て管軸側の地点（12a）にミスランディングし、地点（1
2）と（12a）のミスランディング量が各色発光蛍光体群
の配列によるランディング余裕度の限界を超えると色純
度の劣化を生ずることになる。ここで本発明の場合、シ
ャドウマスクの電子銃側主面に電子吸収層（14−１）が
形成されているので電子流密度に対応して負に帯電する
ことになる。このことは、この電子吸収層は電子の侵入
する平均深さ程度又はそれ以上の厚さ、本実施例では約
100μｍを有すると共に一次電子エネルギー、通常は10K
eV乃至30KeVに対し１以下の二次電子放射係数を有する
ことを意味する。そしてこの負帯電、特にシャドウマス
ク（５）の透孔（15）の管軸（16）側の表面に帯電した
負電荷は電子ビーム（11）を管軸（16）より遠ざかる方
向に軌道（10a）を偏向する。従ってドーミング現象に
より所定のランディング地点（12）より管軸（16）方向
に移動する筈の電子ビームのランディング地点（12a）
を再び元のランディング地点（12）に戻すように相殺的
に作用することとなり、電子ビーム現象が生じても電子
ビームのミスランディングを抑制減少させることができ
る。このようなミスランディング抑制作用は電子吸収層
（14−１）がシャドウマスクの電子銃側主面の非透孔部
に形成されているので、主面各部の電子流密度に対応し
て電子吸収層（14−１）の負帯電分布が生じており、通
常の映像映出時の電子流密度程度ではこのランディング
抑制作用は弱く充分ランディング余裕度の範囲内にある
が、ドーミング現象を生ぜしめるような場合にはドーミ
ング抑制作用と協調してより有効に作用する。また電子
吸収層には管が動作している限り常に電子ビームが射突
しているので、従来の例えば特公昭57−18824号公報に
示されているものに比べてその作用面積部分は非常に大
きく、また抑制作用の生ずる時間的遅れは殆んどない。

ところでこのような電子吸収層（14−１）は例えば局部
的に高い電子流密度が消失した場合、電子吸収層（14−
１）に帯電していた負の電荷はドーミングの消失に対応
して減少していなければならない。即ち電子吸収層の導
電率が高いと負帯電現象が充分に作用せず、逆に低いと
絶縁物に近く負帯電現象が所定の時間内に解消されず逆
にミスランディングを助長することになる。しかし本発
明のように、電子吸収層（14−１）に絶縁性の高い窒化
ケイ素（Si₃N₄）あるいは窒化ボロン（BN）を添加させ
たことにより、特開昭60−148036号公報で示される電子
吸収層にSnO₂を添加した場合に比べて体積抵抗（ρ）が
10¹²Ω・ｍから10²⁰Ω・ｍ以上に上がるため負帯電効果
を充分作用させることができ、絶縁性を上げたことによ
るミスランディングの助長は、電子吸収層の表面に実質
的に電子ビームを透過させる低導電層（14−２）が設け
られているために、この現象を抑制することができる。
すなわち、本発明者らの実験によると、前述の本発明に
よる21インチ型カラー受像管を動作させた場合のドーミ
ングによる電子ビームの移動量を測定した結果第４図に
示す結果が得られた。第４図において、縦軸に電子ビー
ムの移動量を前出の特開昭60−148036号公報によるカラ
ー受像管を基準として相対値で示し、横軸にはシャドウ
マスクの電子銃側に設けた電子吸収層（14−１）の絶縁
性いわゆる体積抵抗（ρ）を示している。この時電子吸
収層（14−１）の表面に設けられる低導電層（14−２）
の被着量は一定としている。

測定条件として、陽極高電圧Eb＝26KV、陽極電流Ib＝11
00μＡで、画面再生パターンは第５図に示すような部分
白色パターンを用いた。第５図において斜視部は黒色す
なわち非発行部である。また＊は測定点を示している。

第４図より電子吸収層（14−１）の表面に設けられる低
導電層（14−２）の被着量を一定としている時、電子吸
収層（14−１）の体積抵抗（ρ）を上げることにより電
子吸収層（14−１）の表面に帯電する負電極を密にする
ことができ、従ってシャドウマスクのドーミングによる
電子ビームの変位を静電偏向により、より効果的に修正
することができる。また第６図には電子吸収層（14−
１）の表面に形成されるバリウムを主体とする低導電層
（14−２）の被着量とシャドウマスクのドーミングによ
る電子ビームの変位との関係を示すものであるが、同図
において縦軸に電子ビームの移動量を相対値で示し、横
軸にはシャドウマスクの電子銃側に設けた電子吸収層
（14−１）の表面に形成された1cm²当りのゲッター塗布
量を示している。

同図より絶縁性の高い電子吸収層（14−１）の表面に設
けられた実質的に電子ビームを透過しうるバリウムを主
体とする低導電層（14−２）の厚さを変化させることに
より、電子吸収層（14−１）の表面に一時的に帯電した
電荷の密度を制御することができる。

以上のことにより電子吸収層（14−１）の体積抵抗
（ρ）と電子吸収層（14−１）の表面に形成される低導
電層（14−２）の厚さを調整することによりその帯電に
よるドーミングの抑制効果を最適に選択することが可能
となることが判る。そしてこの電子吸収層（14−１）の
体積抵抗（ρ）が10²⁰Ω・ｍ以上でまた低導電層（14−
２）がバリウムを主体としてなる場合、その厚さが１μ
g/cm²乃至100μg/cm²、すなわち、電子吸収層（14−
１）の窒化ケイ素（Si₃N₄）の含有量が20重量％以上で
低導電層（14−２）の平均膜厚が30Å乃至3000Åに相当
するようにすれば所期の目的が達成されることを確認し
た。

勿論、この電子透過性低導電層（14−２）は、他の金
属、例えば、アルミニウムを用いてもよいが、ゲッター
以外の金属を用いる場合は、それを蒸着させる設備が新
らたに必要となるため、カラー受像管に不可欠なゲッタ
ー物質を用いることは量生的に非常に好適と言える。尚
本実施例では、バインダーとして結晶性鉛ほう酸塩ガラ
スを示したが、これに限定されるものではなく、他のバ
インダー例えばジルコニアのアルコキシド化合物、例え
ばZrSi（OC₄H₉）_４を用いても本発明の目的は充分達す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、大規模な製造設備や作業
時間の増加を伴うことなく、シャドウマスクのドーミン
グ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、工業的価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はシャ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図はシャドウマスクのドーミングによる
電子ビームの移動を説明するための模式図、第３図は第
２図のＡ部を拡大して示す模式図、第４図は本発明によ
る電子吸収層の表面に設けられる低導電層の被着量を一
定としている時、電子吸収層の体積抵抗（ρ）を変化さ
せた時のシャドウマスクのドーミングによる電子ビーム
の移動量の変化を示す特性図、第５図は第４図および第
６図に示す特性を測定する際に使用した画面再生パター
ンを示す模式図、第６図は電子吸収層上に形成されるゲ
ッター層の塗布量を変化させた時のシャドウマスクのド
ーミングによる電子ビームの移動量の変化を示す特性図
である。（１）……パネル、（２）……ファンネル（３）……ネック、（４）……スクリーン（５）……電子ビーム、（６）……電子銃（７）……シャドウマスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光体スクリーンと、この蛍光体スクリー
ンに近接して設置される多数の透孔の穿設されたシャド
ウマスクと、このシャドウマスクを介して前記スクリー
ン上の蛍光体を選択発光せしめる電子ビームを射出する
電子銃とを少なくとも備えたカラー受像管において、前
記シャドウマスクの前記電子銃側に窒化ボロン（BN）あ
るいは窒化ケイ素（Si₃N₄）のいずれか一方を少なくと
も含む電子吸収層と前記電子吸収層の表面に実質的に電
子透過性の低導電層を有することを特徴とするカラー受
像管。
【請求項２】前記電子吸収層の体積抵抗が10²⁰Ω・ｍ以
上であ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。
【請求項３】前記低導電層が１μg/cm²乃至100μg/cm²
に相当する厚さのバリウムを主体としてなることを特徴
とする特許請求の範囲第１項および第２項記載のカラー
受像管。