JPH07153385A - カラー受像管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 内面が曲面からなる実質的に矩形状のパネル
22を有し、このパネルの内面に形成された蛍光体スクリ
ーン24に対向して実質的に矩形状のシャドウマスク25が
配置され、このシャドウマスクが蛍光体スクリーンと対
向する部分が多数の電子ビーム通過孔の形成された曲面
からなるマスク本体26と、このマスク本体の周辺部に取
付けられたマスクフレーム27とからなるカラー受像管に
おいて、マスク本体およびパネルの内面の少なくとも一
方の短軸方向の曲率半径を、短軸近傍ではマスク本体ま
たはパネルの中心部に対して長辺部近傍を小さく、長軸
方向の中間部では長軸近傍に対して長辺部近傍を大きく
形成した。 【効果】 シャドウマスクの局部的な熱膨張を抑制して
ミスランディングを軽減するとともに、機械的強度を大
きくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シャドウマスク型カ
ラー受像管に係り、特にシャドウマスクの熱膨張に起因
する画像の劣化を防止するように構成されたカラー受像
管に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にシャドウマスク型カラー受像管
は、曲面からなる実質的に矩形状の有効面の外周部にス
カート部が設けられたパネルと、このパネルのスカート
部に接合された漏斗状のファンネルとからなる外囲器を
有し、そのパネルの有効面の内面に、青、緑、赤に発光
する３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーンが形成さ
れ、この蛍光体スクリーンに対向して、その内側に実質
的に矩形状のシャドウマスクが配置されている。このシ
ャドウマスクは、上記蛍光体スクリーンと対向する部分
が多数の電子ビーム通過孔の形成された曲面からなるマ
スク本体と、このマスク本体の周辺部に取付けられたマ
スクフレームとからなる。一方、ファンネルのネック内
に３電子ビームを放出する電子銃が配設されている。そ
して、この電子銃から放出される３電子ビームをファン
ネルの外側に装着された偏向ヨークの発生する磁界によ
り偏向し、シャドウマスクを介して上記蛍光体スクリー
ンを水平、垂直走査することにより、カラー画像を表示
する構造に形成されている。

【０００３】このカラー受像管において、蛍光体スクリ
ーン上に色純度の良好なカラー画像を表示するために
は、シャドウマスクの各電子ビーム通過孔を通って蛍光
体スクリーンに入射する３電子ビームが、それぞれ対応
する３色蛍光体層に正しくランディングするように蛍光
体スクリーンとシャドウマスクとを所定の整合関係に正
しく配置することが必要である。そのためには、特にパ
ネルの内面とシャドウマスクとの間隔（ｑ値）を設計値
どおりに設定することが重要である。

【０００４】しかし蛍光体スクリーンとシャドウマスク
とを所定の整合関係に正しく配置しても、なおカラー受
像管は、シャドウマスクの熱膨張のために色純度の劣化
をおこす。すなわち、一般にシャドウマスクは、電子ビ
ーム通過孔の占める面積がマスク本体全体の１／３以下
であるため、電子ビームの大部分がシャドウマスクに衝
突して、これを加熱する。そのため、鉄を主成分とする
低炭素鋼板からなる通常のマスク本体では、その加熱に
より熱膨張し、いわゆる蛍光体スクリーン方向に膨出す
るドーミングをおこす。その結果、ｑ値が変化し、３色
蛍光体層に対する電子ビームのランディング位置が変化
して色純度の劣化をおこす。

【０００５】このシャドウマスクの熱膨張による３色蛍
光体層に対する電子ビームのランディング位置の変化
（ミスランディング）は、蛍光体スクリーン上に描かれ
る画像パターンおよび画像パターンの継続時間などによ
り異なる。

【０００６】蛍光体スクリーン上に長時間画像を描く
と、この場合、シャドウマスクは、多数の電子ビーム通
過孔の形成されたマスク本体ばかりでなく、マスク本体
の周辺部に取付けられた熱容量の大きいマスクフレーム
も加熱され、マスク本体およびマスクフレームがともに
熱膨張する。しかしこのような熱膨張により生ずるミス
ランディングは、特公昭４４−３５４７号公報に示され
ているように、シャドウマスクを支持する弾性支持体を
バイメタル素子を介してマスクフレームに取付けること
により効果的に補正することができる。一方、短時間に
おこるミスランディングとして、局部的に高輝度の画像
を描いた場合におこる局部的なミスランディングがあ
る。この局部的に高輝度の画像を描いた場合におこる局
部的なミスランディングは、上記バイメタル素子による
補正手段では補正することはできない。

【０００７】すなわち、図３に示すように、蛍光体スク
リーン１上に大電流の電子ビーム２により局部的に高輝
度の画像が描かれると、その大電流ビーム２の衝突によ
り破線で示したようにマスク本体３に局部的な熱膨張が
生ずる。この熱膨張部分４では、電子ビーム通過孔５は
６a から６b の位置に変化し、電子ビーム２が６a の位
置にある電子ビーム通過孔５を通って３色蛍光体層７に
正しくランディングする場合、６b の位置に変化した電
子ビーム通過孔を通る電子ビーム２は、３色蛍光体層７
に正しくランディングしなくなる。このような局部的な
熱膨張によるミスランディングは、熱膨張が局部的なも
のであるため、シャドウマスク全体の熱膨張により生ず
るミスランディングを補正するバイメタル素子による補
正手段では補正することはできない。

【０００８】この短時間におこるミスランディングにつ
いて、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、信号発生
器により矩形枠パターンを発生させ、かつこの矩形枠パ
ターンの形状、大きさ、位置を変えてミスランディング
との関係を調べた結果、同（ａ）に示したように、蛍光
体スクリーン１のほぼ全面にわたり、大電流ビームパタ
ーン９a を描くようにした場合に生ずるミスランディン
グは、比較的小さい。しかし同（ｂ）に示したように、
縦方向に細長い大電流ビームパターン９b を描くと、こ
の大電流ビームパターン９b が蛍光体スクリーン１の水
平方向（Ｘ軸方向）の周辺部からやや中央部よりに偏在
させた場合に、ミスランディングが最も大きくなること
が判明している。

【０００９】この大電流ビームパターン９a ，９b とミ
スランディングとの関係は、つぎのように説明すること
ができる。

【００１０】一般にテレビ受像機は、受像管の平均陽極
電流である一定値を越えないように設計されているの
で、図４（ａ）に示した大電流ビームパターン９a のよ
うに大きなパターンでは、図４（ｂ）に示した大電流ビ
ームパターン９b のように小さいパターンの場合より
も、シャドウマスクの単位面積当りに流れ込む電流が小
さい。したがってシャドウマスクの温度上昇は小さい。
また図４（ｂ）に示した大電流ビームパターン９b のよ
うに小さなパターンでも、これが蛍光体スクリーン１の
中央部にある場合は、シャドウマスクが熱膨張をおこし
ても、ミスランディングは生じにくいが、蛍光体スクリ
ーン１の中央部から水平方向の周辺部になるにつれて、
シャドウマスクの熱膨張がミスランディングとして画面
上に現れる度合いが大きくなる。しかし蛍光体スクリー
ン１の水平方向周辺近くでは、マスク本体の周辺部にマ
スクフレームに取付けられているため、変形が小さくな
る。結局、水平方向の周辺部よりも、やや中央部側にお
いて、ミスランディングが最大となる。

【００１１】特に最近のパネルの有効面が平坦化したＦ
Ｓ（Flat Square ）管では、パネルに対応して、マスク
本体も平坦化しているため、このようなカラー受像管で
は、シャドウマスクの熱膨張によるミスランディングも
増大する。

【００１２】このパネルの有効面が平坦化したカラー受
像管のミスランディングをシャドウマスクの形状により
補正するものが、特開昭５９−１６３７３７号公報、特
開昭６１−１６３５３９号公報、特開昭６１−８８４２
７号公報などに開示されている。しかし有効面が平坦化
したパネルに対して、シャドウマスクの形状を変えるだ
けでは、十分に補正することはできない。

【００１３】これに対して、特開昭６４−１７３６０号
公報、特開平１−１５４４４３号公報などには、シャド
ウマスクとともに、パネルの有効面の形状を変えて、補
正するものが示されている。しかしこのような補正をお
こなっても、最近開発されつつあるパネル外面から映込
みが自然に見える違和感のないほぼ球面からなるパネル
をもつカラー受像管に対しては、十分な補正が得られな
い。

【００１４】さらにこのパネルの有効面が平坦化したカ
ラー受像管については、シャドウマスクの熱膨張による
ミスランディングのほかに、つぎのような問題がある。

【００１５】すなわち、このパネルの有効面が平坦化し
たカラー受像管のシャドウマスクのマスク本体は、低炭
素鋼あるいはインバーなどの低熱膨張の薄い板材に、通
常のカラー受像管のシャドウマスクのマスク本体と同様
に、フォトエッチング法により、電子ビーム通過孔を形
成し、この電子ビーム通過孔の形成された板材をプレス
成形加工により所定の曲面に成形することにより製作さ
れる。この場合、比較的曲率半径の小さい曲面からなる
通常のカラー受像管のマスク本体の場合は、マスク本体
全体を十分に塑性変形させて、機械的強度の高いシャド
ウマスクとすることができるが、平坦なシャドウマスク
では、プレス成形の加工量が少なく、十分に塑性変形さ
せられないので、局部的に強度の低い部分ができる。特
に矩形状のシャドウマスクでは、コーナー部から離れた
長辺、短辺の中央部付近、すなわちマスク本体の長軸
端、短軸端近傍が弱くなる。このうち、長軸端近傍につ
いては、特願平５−２５８８５号明細書などに示したよ
うに、既に対策がなされている。しかし短軸端近傍につ
いては、まだ対策がなされておらず、シャドウマスクに
衝撃や振動が加わった場合に変形したり、あるいは共振
して、色ずれが生ずるという問題がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、シャド
ウマスク型カラー受像管は、シャドウマスクの電子ビー
ム通過孔の占める面積が小さく、電子銃から放出された
電子ビームの大部分がシャドウマスクに衝突して加熱
し、その結果生ずる熱膨張により、３色蛍光体層に対す
る電子ビームのランディング位置が変化し、色純度の劣
化が生ずる。

【００１７】このシャドウマスクの熱膨張による３色蛍
光体層に対する電子ビームのランディング位置の変化の
うち、マスク本体ばかりでなく、その周辺部に取付けら
れたマスクフレームまで加熱されて生ずるミスランディ
ングについては、シャドウマスクを支持する弾性支持体
をバイメタル素子を介してマスクフレームに取付けるこ
とにより、効果的に補正することができる。しかし局部
的に高輝度の画像を描いた場合に生ずる局部的なミスラ
ンディングについては、シャドウマスク全体の熱膨張に
よるミスランディングを補正するバイメタル素子からな
る補正手段では、補正することができない。この局部的
なミスランディングは、蛍光体スクリーンの周辺部より
も、やや中央部側において最大となる。

【００１８】特に最近のパネルの有効面が平坦化したＦ
Ｓ管では、その平坦化したパネルに対応して、マスク本
体も平坦化しているため、シャドウマスクの熱変形によ
るミスランディングも増大する。従来よりこのパネルの
有効面が平坦化したカラー受像管のミスランディングを
シャドウマスクの形状により補正するものが知られてい
る。しかし有効面が平坦化したパネルに対してシャドウ
マスクの形状を変えるだけでは、十分な補正は得られな
い。さらにシャドウマスクとともに、パネルの形状を変
えて補正するものも知られている。しかしこのようにパ
ネルおよびシャドウマスクの形状を変えて補正をおこな
っても、最近開発されつつあるパネル外面から映込みが
自然に見える違和感のないほぼ球面からなるパネルをも
つカラー受像管に対しては、十分な補正は得られない。

【００１９】このパネルの有効面が平坦化したカラー受
像管のシャドウマスクのマスク本体は、低炭素鋼あるい
はインバーなどの低熱膨張の薄い板材に、フォトエッチ
ング法により電子ビーム通過孔を形成したのち、プレス
成形加工により、所定の曲面に成形することにより製作
されるが、有効面が平坦化したパネルに対応してマスク
本体も平坦化しているため、プレス成形の加工量が少な
く、十分に塑性変形させることができないため、局部的
に機械的強度の低い部分ができる。特に矩形状のシャド
ウマスクでは、マスク本体の長軸端、短軸端近傍が弱く
なる。このうち、長軸端近傍については、既に対策がな
されているが、短軸端近傍については、まだ対策がなさ
れておらず、シャドウマスクに衝撃や振動が加わった場
合に変形したり、あるいは共振して、色ずれが生ずると
いう問題がある。

【００２０】この発明は、上記問題点に解決するために
なされたものであり、従来の比較的曲率の大きいシャド
ウマスクは勿論、曲率の小さい平坦化したシャドウマス
クについても、電子ビームの衝突による熱膨張の結果生
ずるミスランディングを防止し、かつ衝撃や振動が加わ
っても、変形や共振をおこしにくいカラー受像管を構成
することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】内面が曲面からなる実質
的に矩形状のパネルを有し、このパネルの内面に形成さ
れた蛍光体スクリーンに対向して実質的に矩形状のシャ
ドウマスクが配置され、このシャドウマスクが蛍光体ス
クリーンと対向する部分が多数の電子ビーム通過孔の形
成された曲面からなるマスク本体と、このマスク本体の
周辺部に取付けられたマスクフレームとからなるカラー
受像管において、マスク本体およびパネルの内面の少な
くとも一方の短軸方向の曲率半径を、短軸近傍ではマス
ク本体またはパネルの中心部に対して長辺部近傍を小さ
く、長軸方向の中間部では長軸近傍に対して長辺部近傍
を大きく形成した。

【００２２】

【作用】上記のように構成すると、短軸近傍での短軸方
向の曲率半径をマスク本体またはパネルの中心部に対し
て長辺部近傍を大きく形成することにより、長辺部近傍
の機械的強度を高めることができる。また長軸方向の中
間部での短軸方向の曲率半径を、長軸近傍に対して長辺
部近傍を大きくすることにより、局部的な熱膨張を抑制
して軽減することができる。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例に基
づいて説明する。

【００２４】図１にその一実施例であるカラー受像管を
示す。このカラー受像管は、曲面からなる実質的に矩形
状の有効面２０の周辺部にスカート部２１が形成された
パネル２２と、このパネル２２のスカート部２１に一体
に接合された漏斗状のファンネル２３とからなる外囲器
を有し、その有効面２０の曲面からなる内面に、青、
緑、赤に発光するストライプ状の３色蛍光体層が所定の
配列で形成された蛍光体スクリーン２４が設けられ、こ
の蛍光体スクリーン２４に対向して、その内側にシャド
ウマスク２５が装着されている。このシャドウマスク２
５は、上記蛍光体スクリーン２４と対向する後述する曲
面に多数の電子ビーム通過孔が形成された実質的に矩形
状の有効面を有し、この有効面の周辺部にスカート部が
形成されたマスク本体２６と、そのスカート部に取付け
られた断面Ｌ字形のマスクフレーム２７とからなる。こ
のマスクフレーム２７の外側面には、複数個の弾性支持
体２８が取付けられ、シャドウマスク２５は、その各弾
性支持体２８に設けられた嵌合孔を、それぞれパネル２
２のスカート部２１の内面に設けられた複数個のスタッ
ドピン２９に嵌合係止することにより、パネル２２の内
側に装着されている。一方、ファンネル２３のネック３
０内に、一列配置の３電子ビーム３１を放出する電子銃
３２が配設されている。

【００２５】そして、上記電子銃３２から放出される３
電子ビーム３１をファンネル２３の外側に装着された偏
向ヨーク３４の発生する磁界により偏向し、その電子ビ
ーム３１をシャドウマスク２５により選別して、蛍光体
スクリーン２４を水平、垂直走査することにより、パネ
ル２２の有効面２０にカラー画像を表示する構造に形成
されている。図１（ｂ）に示した３５が、その画像表示
領域である。

【００２６】上記マスク本体２６の有効面の曲面は、管
軸（ｚ軸）と直交してシャドウマスク２５の中心を通る
水平軸（長軸）をＸ軸、垂直軸（短軸）をＹ軸とすると
き、数１で示される非球面に形成されている。

【００２７】

【数１】 ここで、Ａ_3i+jは係数であり、 Ａ₀ ＝０ である。

【００２８】図２（ａ）に上記数１により決定された５
９cmカラー受像管用シャドウマスクのマスク本体の有効
面の垂直軸上における垂直軸方向の曲率半径を曲線37
ａ、マスク本体の中心（シャドウマスクの中心と一致）
から水平軸方向に１２cm離れた中間部における垂直断面
での垂直軸方向の曲率半径を曲線３７b で示す。また比
較のため、同（ｂ）に従来のシャドウマスクについて、
そのマスク本体の有効面の垂直軸上における垂直軸方向
の曲率半径を曲線３８a 、マスク本体の中心から水平軸
方向に１２cm離れた中間部における垂直断面での垂直軸
方向の曲率半径を曲線３８b で示す。なお、実線３９は
有効面端である。

【００２９】これら図２（ａ）および（ｂ）の比較から
明らかなように、従来のシャドウマスクは、垂直軸上お
よび中心から水平軸方向に１２cm離れた中間部における
垂直断面での垂直軸方向の曲率半径がマスク本体の中心
または水平軸から離れて長辺に近づくにしたがって単調
に減少する曲面となっている。これに対し、この例のシ
ャドウマスクは、垂直軸上における垂直軸方向の曲率半
径は、マスク本体の中心から長辺に近づくにしたがって
単調に減少しているが、垂直軸から水平軸方向に１２cm
離れた中間部における垂直断面での垂直軸方向の曲率半
径は、水平軸から離れて長辺に近づくにしたがって単調
に増加する曲面となっている。

【００３０】このようにマスク本体の有効面の形状を形
成すると、水平軸上の中間部における垂直軸方向の曲率
半径を効率よく小さくすることができる。その結果、つ
ぎの効果が得られる。

【００３１】すなわち、パネルの有効面の平坦化に対応
して有効面が平坦化したマスク本体では、水平軸上の中
間部で熱膨張によるミスランディングが大きく発生す
る。この熱膨張によるミスランディングを抑制するため
には、この水平軸上の中間部の垂直軸方向の曲率半径を
小さくすることが効果的であり、これを十分に満足する
ようにすることができる。

【００３２】一方、垂直軸上では、マスク本体の中心部
での垂直軸方向の曲率半径に対して、長辺近傍（垂直軸
端近傍）の垂直軸方向の曲率半径が小さくなっているの
で、プレス成形加工時にこの長辺近傍を十分に塑性変形
させて、垂直軸端近傍の機械的強度が高くなっている。

【００３３】したがって上記のようにマスク本体を形成
することにより、総合的に熱膨張によるミスランディン
グを軽減し、かつ衝撃や振動に対して変形や共振をおこ
しにくいカラー受像管を構成することができる。

【００３４】なお、水平軸端近傍（短辺近傍）における
垂直断面での垂直軸方向の曲率半径については、水平軸
端近傍では熱膨張が小さく、またその垂直断面の端部は
コーナー部となるので、機械的強度が高くなっている。
したがってこの水平軸端近傍（短辺近傍）における垂直
断面での垂直軸方向の曲率半径については、水平軸から
離れるにしたがって、増加または減少のいずれでもよ
い。

【００３５】なお、上記実施例では、シャドウマスクの
マスク本体の有効面の曲面形状について説明したが、一
般にマスク本体の有効面の曲面形状は、パネルの有効面
の内面形状に基づいて、これにパネル内面とマスク本体
との間隔を加味して設定される。したがって上記実施例
に示したマスク本体の有効面の曲面形状は、パネルの有
効面の内面形状にも適用できる。さらにパネルの有効面
の内面およびマスク本体の有効面の両方の曲面形状にも
適用できる。

【００３６】

【発明の効果】実質的に矩形状のシャドウマスクのマス
ク本体およびパネルの有効面の内面の少なくとも一方の
短軸方向の曲率半径を、短軸近傍では、マスク本体また
はパネル中心部に対して長辺部近傍を小さく、長軸方向
の中間部では、長軸近傍に対して長辺部近傍を大きく形
成すると、シャドウマスクやパネルの曲面形状を大幅に
変更することなく、その曲面形状を部分的に変更するの
みで、電子ビームの衝突により生ずるシャドウマスクの
局部的な熱膨張を抑制して、ランディングずれを軽減で
きる。またシャドウマスクの機械的強度を大きくして、
衝撃による変形や振動の共振を効果的に低減することが
でき、特に有効面が平坦化したパネルおよびシャドウマ
スクを有するカラー受像管に適用して大きな効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）はこの発明の一実施例であるカラー
受像管の構成を示す図、図１（ｂ）はそのパネルの有効
面を示す図である。

【図２】図２（ａ）は上記カラー受像管のシャドウマス
クの垂直軸上および中心から水平軸方向に１２cm離れた
中間部における垂直断面での垂直軸方向の曲率半径を示
す図、図２（ｂ）は従来のシャドウマスクの垂直軸上お
よび中心から水平軸方向に１２cm離れた中間部における
垂直断面での垂直軸方向の曲率半径を示す図である。

【図３】電子ビームの衝突によるシャドウマスクの局部
的な熱膨張により生ずるミスランディングを説明するた
めの断面図である。

【図４】図４（ａ）および（ｂ）はそれぞれ電子ビーム
の衝突によるシャドウマスクの熱膨張により生ずるミス
ランディングを説明するための図である。

【符号の説明】

20…有効面 22…パネル 24…蛍光体スクリーン 25…シャドウマスク 26…マスク本体 27…マスクフレーム 28…弾性支持体 29…スタッドピン 31…３電子ビーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内面が曲面からなる実質的に矩形状のパ
   ネルを有し、このパネルの内面に形成された蛍光体スク
   リーンに対向して実質的に矩形状のシャドウマスクが配
   置され、このシャドウマスクが上記蛍光体スクリーンと
   対向する部分が多数の電子ビーム通過孔の形成された曲
   面からなるマスク本体と、このマスク本体の周辺部に取
   付けられたマスクフレームとからなるカラー受像管にお
   いて、 上記マスク本体および上記パネルの内面の少なくとも一
   方は、短軸方向の曲率半径が上記マスク本体または上記
   パネルの中心部に対して長辺部近傍の方が小さく、長軸
   方向の中間部では長軸近傍に対して長辺部近傍の方が大
   きく形成されていることを特徴とするカラー受像管。