JPH0831331A

JPH0831331A - カラー陰極線管およびシャドウマスクの製造方法

Info

Publication number: JPH0831331A
Application number: JP16041194A
Authority: JP
Inventors: Morio Yamamoto; 盛男山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】蛍光画面上の色ずれ量が低減されたカラー陰
極線管を得る。【構成】インバー合金からなる高精細シャドウマスク
３の電子ビーム照射面側に、インバー合金よりも高い電
子ビーム反射率を有する酸化タングステンを蒸着し、電
子ビーム反射被膜７を形成する。【効果】シャドウマスクと蛍光スクリーンとの位置関
係のずれが低減され、蛍光画面上の色ずれ量が低減され
たカラー陰極線管を得ることができる。また、シャドウ
マスクの高精細な孔を目詰まりさせることなく、さらに
酸化タングステン被膜への不純物混入及びガス吸着が低
減され、寿命の長いカラー陰極線管を製造することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー陰極線管とこれ
に用いられるシャドウマスクの製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のシャドウマスク式カラー陰極線管
の断面図を図３に示す。図３において、１は内部を高真
空に保つための外囲器、２は３本の電子ビームを放出す
るための電子銃、３は色選択電極を構成するシャドウマ
スクであり、例えば多数のスリットあるいはドットを有
する薄い低炭素鋼板からなる。４は外囲器１の一部を構
成する透光性のガラスパネル、５は蛍光面で赤、緑、青
に発光する蛍光体のストライプあるいはドットがガラス
パネル４の内面に塗布されており、これらストライプ群
あるいはドット群は各々にシャドウマスクのスリットあ
るいはドット群と電子工学的に正確に対応するような位
置関係に設けられている。

【０００３】次に、前記カラー陰極線管の動作について
説明する。電子銃２から放出された３本の電子ビーム
は、偏向装置８により蛍光面５の全面を走査するように
偏向されてシャドウマスク３に到達する。このシャドウ
マスク３は３本の電子ビームが各々に対応する色の蛍光
ストライプあるいはドットだけを叩くようにさせる色選
択機能を有する。そして前述したように、これらの位置
関係は、本来正確な対応ができるように設定されてい
る。しかし、前記陰極線管を動作させる場合、電子銃２
から放出された電子ビームのうち約８０％がシャドウマ
スク３に衝突して遮られ、シャドウマスク３に全く無意
味な熱エネルギーを与え、シャドウマスク３を昇温させ
る。その結果、シャドウマスク３は熱膨張して熱変形
（ドーミング状）してしまい、正確に対応していたシャ
ドウマスク３と蛍光体ストライプあるいはドットの位置
関係がずれて、色ずれ現象が蛍光画面上に生じ、画質の
劣化を起こす大きな要因となる。

【０００４】これらの問題点を解決する方法の一つとし
て、従来のシャドウマスク材である低炭素鋼板から、低
炭素鋼板の約１／１０の熱膨張率を有するインバー合金
（鉄−ニッケル合金）に変更することが提案された。例
えば、特開昭６０−２５１２５３号公報では、３０〜３
７重量％Ｎｉ、残部が実質的に鉄からなる鉄−ニッケル
合金にシャドウマスク材を変更することが提案された。
シャドウマスク材を変更することにより、色ずれを防止
する際に、その効果を示す指標として、色ずれ防止効果
（ＡＤＭ）がある。ＡＤＭは、次式で算出される。ＡＤＭ＝１−Ｌ_S／Ｌ₀ （１）ここで、Ｌ_Oは、従来のシャドウマスクすなわち低炭素
鋼板における色ずれ量、Ｌ_Sは、変更後のシャドウマス
ク、例えばインバー合金からなるシャドウマスクあるい
はそのシャドウマスクの電子ビーム照射面側に電子ビー
ム反射被膜を設けたシャドウマスクにおける色ずれ量で
ある。上記の式により算出したインバー合金からなるシ
ャドウマスクのＡＤＭ値は約５０％である。

【０００５】最近、ハイビジョンテレビ（ＨＤＴＶ）あ
るいはＣＡＤ（ＣｏｍｐｕｔｏｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉ
ｇｎ）用高解像度カラー陰極線管の開発が強く要求され
ている。これらのカラー陰極線管の開発においては、シ
ャドウマスク３がより高精細構造（例えば、孔径＝１２
０μｍ、孔ピッチ＝２８０μｍ）になり、かつ、蛍光面
の輝度向上を図るために電子ビームエネルギーの増大を
伴うために、高精細シャドウマスク３による色ずれ量が
増大する。インバー合金からなるシャドウマスクのＡＤ
Ｍ値５０％では、前述した高解像度カラー陰極線管には
不十分である。なお、シャドウマスクに、これより高い
電子ビーム反射率を有する電子ビーム反射被膜を形成し
て、シャドウマスクの熱膨張を抑制し、色ずれを防止す
るようにしたものが、特公昭６１−６９６９号公報にし
めされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ハイビ
ジョンテレビ（ＨＤＴＶ）あるいはＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕ
ｔｏｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）用等の高解像度カ
ラー陰極線管の開発においては、高精細構造のシャドウ
マスクが必須であるが、従来のシャドウマスク材では、
電子ビームエネルギーの吸収により熱変形が起こり、色
ずれが蛍光画面上に生じ、画質が劣化するという問題点
がある。そこで従来のシャドウマスクよりも、色ずれ防
止効果の高いシャドウマスクの開発が求められている。

【０００７】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、高精細構造で、且つ色ずれ防止
効果の高いシャドウマスクを備えた高解像度カラー陰極
線管を得ることを目的とする。

【０００８】また、色ずれ防止効果の高いシャドウマス
クを備えた高解像度カラー陰極線管の製造方法を提供す
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるカラー
陰極線管は、電子銃と蛍光スクリーンとの間に配置され
たインバー合金（鉄−ニッケル合金）からなるシャドウ
マスクの電子ビーム照射面に、シャドウマスクよりも高
い電子ビーム反射率を有する酸化タングステンからなる
電子ビーム反射被膜を備えたものである。

【００１０】また、シャドウマスクの電子ビーム照射面
に、酸化タングステン被膜を蒸着法により形成したもの
である。また、酸化タングステン蒸着膜の膜厚は１〜３
μｍとするものである。

【００１１】この発明に係わるシャドウマスクの製造方
法は、容器内にインバー合金（鉄−ニッケル合金）から
なるシャドウマスクを配置し、このシャドウマスクの電
子ビーム照射面に対向して蒸着源部材となる酸化タング
ステンを配置する工程、上記容器内を排気して後、酸化
タングステンを昇華温度に加熱して、シャドウマスクの
電子ビーム照射面に酸化タングステン蒸着膜を形成する
工程を含むものである。

【００１２】

【作用】この発明におけるカラー陰極線管は、インバー
合金（鉄−ニッケル合金）からなるシャドウマスクの電
子ビーム照射面に、シャドウマスクよりも高い電子ビー
ム反射率を有する酸化タングステン被膜を形成したの
で、電子ビームの衝突によるシャドウマスクの熱変形が
緩和されるため、シャドウマスクと蛍光スクリーンとの
位置関係のずれが低減され、蛍光画面上の色ずれ量が低
減される。

【００１３】また、シャドウマスク上に酸化タングステ
ン被膜を形成する際、本発明の蒸着法によれば、蒸着粒
子がガス状であるのでシャドウマスクの高精細な孔を目
詰まりさせることなく、また、真空蒸着されるために、
酸化タングステン被膜への不純物混入及びガス吸着が低
減され、寿命の長いカラー陰極線管を製造することがで
きる。

【００１４】

【実施例】

実施例１．以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。図１は、本発明による高解像度カラー陰極線管の一
実施例を示す断面図、図２は図１より本発明において重
要なシャドウマスク３と電子ビーム反射被膜７を取り出
して拡大したものである。図において、１〜６、８は従
来のカラー陰極線管と同様であるので説明を省略する。
本実施例では、シャドウマスク３の色ずれ（ドーミン
グ）量を低減するために、前記シャドウマスク３の電子
ビーム照射面側に熱変形を抑制する物質、酸化タングス
テンを蒸着することで、高電子ビーム反射被膜７を形成
する方法を提供する。

【００１５】シャドウマスク３の電子ビーム照射面側に
形成する酸化タングステン被膜の膜厚は、１〜３μｍが
適当である。この膜厚の下限１μｍは、電子ビームが透
過できない厚さ、すなわち電子ビームの浸入深さで決め
た。例えば２７ｋＶの電子ビームの場合、酸化タングス
テンにおける浸入深さは約１μｍである。一般的に、蒸
着膜の厚さが大きくなると、膜の密着力は低下すること
から、前記膜厚の上限は、強い密着力を有する膜厚であ
る３μｍとした。物質の電子ビーム反射率は、一般的
に、物質を構成している元素の原子番号や密度に比例し
ていると言われており、重金属物あるいはその酸化物、
炭化物、窒化物等が高い電子ビーム反射率を持つことが
分かっている。なお、前記電子ビーム反射率の浸入深さ
は、元素の原子番号や密度に反比例すると言われてい
る。その浸入深さは、電子ビームのエネルギーに比例す
る。

【００１６】以下に、電子ビーム反射被膜である酸化タ
ングステン（ＷＯ₃）を例えば抵抗加熱蒸着法で形成す
る場合について説明する。蒸着源酸化タングステンは次
の方法で製作される。かさ密度が例えば４．５ｇ／ｃｍ
³、形状が例えば１０＊３０＊５^t（ｍｍ）の直方体に
なるように、酸化タングステン粉末をプレスした後、約
８００゜Ｃ、１時間の熱処理を行う。この熱処理は、酸
化タングステン粉末に吸蔵あるいは吸着されたガス（主
に、Ｈ₂Ｏ、Ｎ₂、Ｏ₂等）を強制的に放出させるため
で、前記直方体の形状にしたのは、蒸着用ボート（タン
グステン製）が１２＊１００＊０．１^t（ｍｍ）の直方
体であり、前記蒸着源とボートの接触面積をできるだけ
大きくすることで、前記蒸着源の蒸着速度が大きくな
り、その結果、蒸着時間が短縮できるためである。

【００１７】前記蒸着用ボートの設置は２ケ所で、その
位置はシャドウマスク３による色ずれ（ドーミング）量
が最大になる場所の真下で、すなわちＸ軸（シャドウマ
スク３の長辺）上で、その軸の中心から左右へ長辺の長
さの１／４だけ移動した位置の真下である。蒸着距離す
なわち前記ボートとシャドウマスク３の間の距離はシャ
ドウマスクの大きさによって変わるが、さらに電子ビー
ム反射被膜７のシャドウマスク３上での膜厚分布が一様
になるように選定した。例えば２４Ｖ高解像度カラー陰
極線管の場合、蒸着距離は約２８０ｍｍに選定した。

【００１８】上記のように設定された各ボート上に、前
記の蒸着源酸化タングステンを１個ずつ置き、インバー
合金からなる高解像度用２４Ｖシャドウマスク３を真空
容器内の所定位置に設置する。前記真空容器をロータリ
ポンプまたは油拡散ポンプ等の排気装置を用いて、真空
度が１０^-4Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、前記ボ
ートに通電して、蒸着源酸化タングステンの温度がその
昇華点（約８００゜Ｃ）になるまで通電パワーを上げ
る。シャッターを開けてから、蒸着速度が平均５〜１０
ｎｍ／ｓになるように、通電パワーを所定の値まで上げ
て、酸化タングステンの膜厚がシャドウマスク３の電子
ビーム照射面側に２．０μｍ（蒸着時間例えば１０分）
になるまで蒸着した後、シャッターを閉じて通電パワー
を切る。続いて、排気系の真空バルブを閉じた後、リー
クバルブを開けて前記真空容器にエアーを入れてから、
酸化タングステンからなる電子ビーム反射被膜７が蒸着
された高解像度カラー陰極線管用２４Ｖシャドウマスク
を前記真空容器から取り出す。こうして得られた酸化タ
ングステン蒸着膜付き高解像度用２４Ｖシャドウマスク
３を高解像度カラー陰極線管用製造工程に投入し、２４
Ｖ用カラーディスプレイ陰極線管を製造した。

【００１９】本発明に用いられるシャドウマスク３は高
解像度ディスプレイ管用だけでなく、ハイビジョンテレ
ビ用カラー陰極線管でも良く、いずれの場合も、管の大
きさは問わない。

【００２０】このようにして得られた２４Ｖ高解像度カ
ラー陰極線管における色ずれ防止（ＡＤＭ）効果の測定
結果について述べる。色ずれ量（ドーミング量）には、
全体ドーミング量および局部ド−ミング量の２つがあ
る。それらの測定法は基本的にほぼ同じであり、さら
に、局部ドーミング量が全体ドーミング量より大きいた
めに、通常は局部ドーミング量のみを測定することが多
い。ここでは局部ドーミング量の測定法についてのみ説
明する。局部ドーミング（色ずれ）量の測定条件は次の
とおりである。

【００２１】カソードとしては、インライン型電子銃の
センターカソードである緑色カソードを用いる。その電
子ビーム電流＝９０μＡ、電子ビーム加速電圧＝２７ｋ
Ｖ、ヒータ電圧＝６．３Ｖ、ラスターサイズ＝１００＊
１００ｍｍで、ラスターの中心位置はＸ軸上で（０，±
２００）の２ケ所である。前記電子ビーム照射条件で、
前記２４Ｖ高解像度用シャドウマスク３を電子ビーム照
射すると、前記シャドウマスク３の被照射部が温度上昇
して、その被照射部がドーミング状に熱変形するため
に、前記電子ビームと蛍光画面上の緑色蛍光体間の相対
的位置関係がシフトする。その結果、蛍光面の輝度が変
化するのを光センサで検出して、その変化量がゼロにな
るように、色純度電磁石への入力を調整することで電子
ビームの軌道を修正して、その入力調整量を測定するこ
とで熱変形量すなわち色ずれ（ドーミング量）を求め
る。

【００２２】本実施例の酸化タングステンからなる電子
ビーム反射被膜７付き高解像度用シャドウマスク３（イ
ンバー合金製）を内蔵した２４Ｖ高解像度カラー陰極線
管の色ずれ防止（ＡＤＭ）効果は前記（１）式から算出
され、約６５％である。この値は、酸化タングステンか
らなる電子ビーム反射被膜を備えていない他は上記のも
のと同条件の２４Ｖ高解像度カラー陰極線管のＡＤＭ値
５０％よりも大きいことから、色ずれによる画質劣化は
大幅に改善された。従って、本実施例により、高解像度
カラー陰極線管の開発を容易にすることができた。

【００２３】次に、前記の２４Ｖ高解像度カラー陰極線
管におけるカソードのエミッションライフ特性および２
４Ｖ高解像度用シャドウマスク３の目詰まり不良発生状
況を検討した結果について述べる。カソードのエミッシ
ョンライフ特性の測定条件は次のとおりである。全電子
ビーム電流（３カソードの合計）＝０．９ｍＡ、電子ビ
ーム加速電圧＝２７ｋＶ、ヒータ電圧＝６．３Ｖ、ラス
ターサイズ＝標準の大きさすなわち有効画面の大きさで
ある。本実施例で得られた２４Ｖ高解像度カラー陰極線
管では、最大エミッション電流のライフ特性が従来の２
４Ｖ高解像度カラー陰極線管のそれとほぼ同様である良
好な結果が得られた。これは、電子ビーム反射被膜であ
る酸化タングステン被膜７を真空蒸着によって形成して
いるため、前記被膜７への不純物混入および例えばＨ₂
Ｏ、ＣＯ₂、及びＣＯ等のガス吸着量がかなり軽減さ
れ、熱的および電子線照射等による前記被膜７からのガ
ス放出量が大幅に少なくなり、カソードへの被毒が軽減
されたため、上記のような良好な結果が得られたもので
ある。

【００２４】一方、目詰まり評価法には非発光と発光の
２つの方法がある。非発光の場合は、３色無信号、全電
子ビーム電流（３カソード）０．４５ｍＡ、電子ビーム
加速電圧２７ｋＶ、ヒータ電圧６．３Ｖ、標準のラスタ
ーサイズで、発光の場合は単色無信号、電子ビーム電流
（１カソード）０．１５ｍＡ、電子ビーム加速電圧２７
ｋＶ、ヒータ電圧６．３Ｖ、標準のラスターサイズで行
う。前記目詰まり評価法で非発光及び発光目詰まりを観
測した場合、本発明の製造法によって得られた高精細用
シャドウマスク３、例えばドット径１２０μｍ、ドット
ピッチ２８０μｍを用いた２４Ｖ高解像度カラー陰極線
管においても、非発光及び発光目詰まり発生状況は皆無
であるという良好な結果が得られた。この場合、前記シ
ャドウマスク３面上に蒸着された酸化タングステンは昇
華による蒸発で行われるために、蒸着粒子はガス状であ
るから、二次凝集を生じない。従って、たとえ非常に小
さい孔を有する前記高解像度用シャドウマスク３であっ
ても、目詰まり不良を起こさない高解像度カラー陰極線
管を得ることができた。

【００２５】本実施例では、酸化タングステン被膜を抵
抗加熱蒸着法で形成したが、スパッター方式、電子ビー
ム方式およびイオンクラスタービーム（ＩＣＢ）方式
等、他の方法でも良い。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、イン
バー合金（鉄−ニッケル合金）からなるシャドウマスク
の電子ビーム照射面に、シャドウマスクよりも高い電子
ビーム反射率を有する酸化タングステンからなる電子ビ
ーム反射被膜を形成したので、シャドウマスクと蛍光ス
クリーンとの位置関係のずれが低減され、蛍光画面上の
色ずれ量が低減されたカラー陰極線管を得ることができ
る。

【００２７】また、シャドウマスク上に酸化タングステ
ン被膜を形成する際、蒸着粒子がガス状であるのでシャ
ドウマスクの高精細な孔を目詰まりさせることなく、ま
た、酸化タングステン被膜への不純物混入及びガス吸着
が低減され、寿命の長いカラー陰極線管を製造すること
ができる。よって、高解像度カラー陰極線管の開発を容
易に図れるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す高解像度カラー陰
極線管の断面図である。

【図２】図１の主要部であるシャドウマスク上に形成
された電子ビーム反射被膜７の一部拡大断面図である。

【図３】従来の高解像度カラー陰極線管を示す断面図
である。

【符号の説明】

１外囲器、２電子銃、３シャドウマスク、４ガ
ラスパネル、５蛍光スクリーン、６内部磁気シール
ド板、７電子ビーム反射被膜（蒸着法による酸化タン
グステン）、８偏向ヨーク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部を高真空に保つための外囲器、この外囲器の１つの面を構成する透光性ガラスパネル、このガラスパネルの内面に蛍光体が塗布された蛍光スク
リーン、上記外囲器の内部に配置され、上記蛍光スクリーンに電
子ビームを照射する電子銃、この電子銃と上記蛍光スクリーンの間に配置されたイン
バー合金（鉄−ニッケル合金）からなるシャドウマス
ク、このシャドウマスクの電子ビーム照射面に形成された酸
化タングステンからなる電子ビーム反射被膜を備えたカ
ラー陰極線管。
【請求項２】電子ビーム反射被膜は、蒸着法によって
形成された酸化タングステン蒸着膜であることを特徴と
するカラー陰極線管。
【請求項３】酸化タングステン蒸着膜の膜厚は、１〜
３μｍであることを特徴とする請求項２記載のカラー陰
極線管。
【請求項４】容器内にインバー合金（鉄−ニッケル合
金）から構成されたシャドウマスクを配置し、このシャ
ドウマスクの電子ビーム照射面に対向して蒸着源部材と
なる酸化タングステンを配置する工程、上記容器内を排気して後、上記酸化タングステンを昇華
温度に加熱して、上記シャドウマスクの電子ビーム照射
面に酸化タングステン蒸着膜を形成する工程を含むシャ
ドウマスクの製造方法。