JPH09500487A - Ｃｒｔ用引張りマスク−フレーム部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 カラー陰極線管用一方向引張りマスク−フレーム部品は、ばね定数を有する内側に曲げられた直立部分を各々有する上および下部材を有する矩形フレームと、前記直立フレーム部分の自由端に沿ってフレームに固定された矩形マスクとを含み、前記マスクが熱膨張している間、前記フレーム部分が前記マスクを引張られている状態で保持する。本部品は、ＴＶのようなカラー表示用途において有利である。

Description

【発明の詳細な説明】 ＣＲＴ用引張りマスク−フレーム部品技術分野 本発明は、カラー陰極線管において使用される開口色選別電極またはマスクに 関するものであり、特に、機械的に引張られて保持されているこのようなマスク に関するものである。背景技術 カラーテレビジョンおよび、コンピュータ、オシロスコープ、等のような用途 の同種のカラーディスプレイにおいて使用される一般的な形式の陰極線管（ＣＲ Ｔ）は、開口色選別電極またはマスクを使用し、陰極線蛍光性ディスプレイスク リーン上の適当な位置に対する電子ビームの通過を制御する。 テレビジョンの場合、ＣＲＴは、各々がカラービデオ信号の原色（赤、青およ び緑）成分用の３つの電子ビームを使用し、３原色に発光する蛍光体素子のアレ イで構成したスクリーンを使用する。開口マスクは、スクリーンの背後に短い距 離で位置して電子ビームを遮断し、各ビームを対応する色の蛍光体素子に対して 通過させる多数の開口を有する。 マスクは、鋼のような金属の比較的薄いシートから形成されているので、電子 ビームの衝突によって最初に加熱されたとき、熱膨張しやすい。このような膨張 は、スクリーンに対してマスク保持部を動かし、開口の蛍光体素子に対する整合 を変化させる恐れがある。初期暖機期間中、種々の陰極線管部品が種々の比率で 膨張するが、結局、ほぼ陰極線管が動作に対して設計された温度平衡状態になる 。しかしながら、通常の動作中、例えば、スクリーン上の表示におけるハイライ トを表示するためにビーム強度が高い場合、マスクの局所的な領域において一時 的な加熱が生じる。この局所的な加熱は、″ドーミング（domlng）″として知ら れる、マスクの一時的で局所的な膨張の原因となる。このドーミングは、開口と 蛍光体素子との間の不整合を引き起こし、ディスプレイの色純度を低下させる恐 れがある。 ドーミングをできるだけ少なくしようとする種々の技術が使用されてきた。こ れらの技術は、大きい電子後方散乱係数を有する材料によってマスクの裏側をコ ーティングして、電子ビームによるマスクの加熱を減少させるか、高い熱放射性 を有する材料によってスクリーンの裏側をコーティングして、マスクから離れて 熱を伝導させることなどによって、マスクの加熱を減少させることまたは冷却を 増加させることを含む。しかしながら、これらの技術は、新たな材料と、製造工 程の追加の特別なステップとを取り入れるとともに、ディスプレイの輝度および ／またはコントラストを低下させる傾向がある。 他の技術は、アンバ（Invar）の名前で商業上知られる、３６重量パーセント のニッケルと残りの大部分の鉄とを含む鉄−ニッケル合金のような、比較的低い 熱膨張率を有する材料からマスクを製造することである。アンバマスクは、従来 的な鋼マスクより少ないドーミングを示すが、高い材料原価と低い生産高とのた め、より高価である。ドーミングの減少においてより効果的なのは、マスクを機 械的に引張ることである。 現在製造されている引張りマスクの２つの例は、ソニートリニトロン（Sony T rinitron）管およびゼニスＦＴＭ（Zenith flat tension mask）管である。ＦＴ Ｍ管は、蛍光体素子を赤、青および緑の三つ組のドットの形状とし、マスクの縦 および横方向に整合させ引張る必要がある、いわゆるドットスクリーンを使用す る。ソニー管は、蛍光体素子を赤、青および緑の縦方向の三つ組のストライプ状 とし、したがって横方向にのみ整合させる必要がある、より慣例的なストライプ 状スクリーンを使用する。 ソニーのマスクは、ほぼ矩形の１つの部分から成る剛固なフレームに縦方向に 伸ばされたグリッド素子のグリッド構造である。グリッド素子は、フレームの支 柱間に、加熱および膨張中に均一にぴんと張りつづけるのに十分な程度に伸ばさ れている。これを、負荷を加えてフレームの側部を弾性をもって曲げ、グリッド 素子をフレームの上部および下部に固定し、負荷を取り除き、側部を元の位置に 戻し、それによってグリッド素子の所望の縦方向への伸びを発生させることによ って実行する。 フレームの側部における所望の弾性を、弾性のあるＵ字型横支柱の使用によっ て達成する好適な構造と、フレームの支柱に凹所を刻むこととによって達成する 好適な構造とが、米国特許明細書第３６３８０６３号と４３３３０３４号とに各 々記載されている。 このような構造とともに、熱膨張によって生じるグリッド素子の張力の変化を 、グリッド素子の収縮と、フレームの僅かな復元力とによって補償する（米国特 許明細書第３６３８０６３号、コラム４、１８〜２２行参照）。 特開平５−１１４３５６号公報に記載のこの構造の他の変形例において、横支 柱と上および下部材の双方を組み立て中に変形させ、その後復元力を与え、引張 られた状態でグリッド素子を保持する。 残念ながら、大きい張力を加えた状態でグリッド素子を保持するために、この ようなグリッド構造は、比較的重く剛固なものとなる傾向があり、製造するため に比較的複雑で費用のかかる製造技術を必要とする。さらにこのような剛固な構 造は、全体的なドーミングの低減に比べて局所的なドーミングの低減には効果が 少ない。発明の開示 したがって本発明の目的は、局所的なドーミングの低減に有効な、ＣＲＴ用一 方向引張りマスクフレーム部品を提供することである。 本発明の他の目的は、簡単な設計で簡単に組み立てられるこのような引張りマ スクフレーム部品を提供することである。 本発明によれば、 多数の開口を設けた比較的薄い矩形のシートから成るマスクと、 ２つの横部材、上部材および下部材を有し、少なくとも前記上および下部材が ばね定数を有する直立部分を各々有し、前記直立部分が自由端を各々有し、前記 直立部分の少なくとも１つを外側へのばねバイアスを有するように内側へ固定し たフレームとを具え、 前記マスクを、前記フレーム上および下部材の直立部分の自由端に沿って固定 した、陰極線管用引張りマスクフレーム部品が提供される。 この装置によって、マスクは、機械的に引張られた状態になり、マスクが熱膨 張する間、少なくとも１つの直立部分が、外側に曲がり、マスクを引張られた状 態で保持する。 このようなマスクフレーム部品は、簡単な設計で比較的軽量なものであり、直 立部分の曲がり動作によって、既知の設計よりも良好に局所的なドーミングを補 償する。 本発明の好適な実施例によれば、前記外側へのばねバイアスを有する少なくと も１つの直立部分は、この部分に沿って一定の間隔をおいた複数のほぼ平行なス ロット空間を有し、これらによって、この部分は、各々が外側へのばねバイアス を有する複数のセクションに分割される。この装置によって、各セクションは、 マスクの局所的な熱膨張に応じて、他のセクションから独立して動くことができ る。部品を出来る限り小さい領域の局所的なドーミングに対応させるために、ス ロットの数を、必要な機械的強度が損なわれない程度に増加してもよい。さらに 、フレームの角へ向かう局所的なドーミングに対する適合性を増すために、スロ ットの数を、フレームの角へ向かって増加させてもよい。 本発明の他の実施例によれば、前記フレーム部材は、各々、直立部分および凸 縁部分を具え、前記凸縁部分を、フレームの角において互いに接触させ、前記直 立部分を、例えば切り込みによって、角において互いに少なくとも部分的に分離 させる。 この好適な実施例において、上および下直立部分の自由端は、凸曲線を示し、 この結果、これらの直立部分の縦方向に沿った中心からフレームの角へ直立部分 の高さが減少する。 本発明の他の実施例によれば、前記直立部分に１つまたはそれ以上の浮き彫り を設け、前記直立部分のばね定数を局所的に変化させる。 本発明の一方向引張りマスクフレーム部品は、設計が簡単であり、製造するの が簡単であり、ドーミングの減少を示し、これらを使用するＣＲＴの色純度を増 加させ、このようなＣＲＴをより大きなパワーで駆動し、輝度を増加させること ができる。さらに、色純度の制限の必要性が減少し、マスクの構造上の強度に対 する必要性が減少するため、このようなマスクの開口の寸法を増加することがで き、その結果、輝度も増加することができる。図面の簡単な説明 本発明を、限定された数の実施例によって図の参照とともに記述する。ここで 、 図１は、先行技術による、スロット状開口マスクとストライプ状スクリーンと を使用するカラーＣＲＴの部分的に切り離した透視図であり、 図２は、整合におけるドーミングの影響を説明する、図１のＸ軸に沿ったマス クおよびスクリーンの一部の断面図であり、 図３は、組み立て前の、本発明のスロット状開口マスクおよびフレームの透視 図であり、 図４（ａ）は、図３のマスクおよびフレームのＹ軸に沿った断面図であり、 図４（ｂ）は、完成したマスク−フレーム部品を示す、図４（ａ）と同様の断 面図であり、 図５は、本発明によるマスク−フレーム部品の他の実施例の上面図であり、 図６（ａ）から（ｃ）は、本発明のマスクおよびフレームの直立部分の他の実 施例を示す線図である。発明を実施するための最良の形態 カラーテレビジョン用カラーＣＲＴは、赤、青および緑蛍光体素子の反復的な アレイから成る陰極線蛍光性スクリーン上に、ＣＲＴのネック内にある電子銃か らの原色（赤、青および緑）の各々に対応する３つの電子ビームによってアレイ を走査することによって画像表示を提供する。３つのビームは、別個の銃開口か ら放射され、スクリーンに近づくにつれて収束し、スクリーンの背後に短い距離 で位置するマスクの開口を通過し、僅かに分岐して適切な蛍光体素子上に到達す る。快適な見る距離において、人間の眼は、スクリーンにおける個々の赤、青お よび緑素子を分離することができないが、これらの原色を統合し、これらの原色 によって発生する追加の色を知覚する。 初期のカラーテレビジョン用ＣＲＴは、蛍光体のドットのアレイから成るスク リーンを有していたが、ドットスクリーンは、垂直方向の蛍光体のストライプの アレイから成るスクリーンに大部分とって代わられた。既知のように、このよう なスクリーンは、垂直方向におけるマスクとスクリーンとの間の正確な整合の必 要性が軽減される点で主に有利である。 これらのストライプ状スクリーン用マスクは、マスクと互いに結合し、必要な 機械的強度を与えるマスク材料のいわゆる″橋″または″結合バー（tie-bar） ″によって互いに分離されたスロット状開口の垂直方向の列から成る。 図１を参照すると、カラーＣＲＴ１０は、真空ガラス容器１１と、１９、２０ および２１の３つを示してある交互の赤、青および緑の蛍光体ストライプから構 成されるスクリーン１８へ電子ビーム１５、１６および１７を向ける電子銃１２ 、１３および１４とから成る。ビーム１５、１６および１７は、これらがストラ イプ状マスク２２に近づくにつれて収束し、垂直開口列２３を通過し、僅かに分 岐して適切な蛍光体素子上に到達する。他の開口の列は、他の三つ組のストライ プに同様に対応するので、図示しない。ビームは、既知の方法でマスクおよびス クリーンを走査し、スクリーン上に矩形ラスタパターンを生成するため、外部偏 向コイルおよび関連する回路網を図示しない。 図２は、マスク開口と蛍光体ストライプとの間の整合における局所的なドーミ ングの影響と、スクリーン上の表示の色純度における影響とを示す。始めに、電 子ビーム１７は、経路１７ａに沿って進み、マスク２２における開口２４を位置 ２４ａにおいて通過し、スクリーン１８上の赤蛍光体ストライプ１９上に到達す る。電子ビームによる局所的な加熱の影響によって、マスク２２の一部が外側に 膨らむまたは″ドーム状（dome）″になり、開口２４が位置２４ｂに移動し、ビ ーム１７が経路１７ｂに沿って進み開口２４ｂを通過して隣接する青ストライプ ２０に到着してしまう。この現象は、スクリーン上に結果として生じる表示の色 品質を劣化させる。このような不整合の影響を減少する一つの方法は、開口の寸 法を小さくし、″色純度制限″、すなわちエラーになるビームの公差を増加させ ることである。しかしながらこの方法は、マスク透過率を低下させ、したがって ディスプレイの輝度を低下させる。 本発明によれば、このようなドーミングは、マスクを垂直またはＹ軸方向に引 張られた状態に保つマスク−フレーム部品によって低減される。この部品は、比 較的小さいばね定数を持つ直立部分を有する上および下部材を有するフレームを 使用することによって実現される。図３は、横部材３２および３４と、マスク４ ０の直立裾部分４４および４６に取り付ける準備が各々できた直立部分３７およ び３９を含む上および下部材３６および３８とから成る、このようなフレーム３ ０を示す。組み立て前に、直立部分３７および３９を、図４（ａ）における空気 シリンダによって、図３における矢印Ｐによって示されるように、Ｙ軸方向に内 側への圧力を加える。この結果、部分３７および３９は、これらの縦方向に沿っ て内側に曲がる。次にマスク４０を、フレーム３０上に乗せ、フレーム３０に装 着し、その後、図４ｂに示すように空気シリンダ５０および５２からの圧力を取 り除き、部分３７および３９を外側に曲げさせ、したがってマスク４０を引張ら れた状態にする。マスク４０を、フレーム３０に、直立部分３７および３９の自 由端４８および４９またはその近傍において、溶接のような何らかの適切な手段 によって装着する。 フレーム３０の横、上および下部材（３２、３４、３６および３８）は、凸縁 部分３２ａ、３４ａ、３６ａおよび３８ａと、直立部分３２ｂ、３４ｂ、３７お よび３９とを各々含み、したがってＬ字型横断面を有する。凸縁部分を、フレー ムの角において互いに結合し、連続したほぼ矩形の開口部を形成し、電子ビーム をマスク４０の中央開口部分４２に通過させる。しかしながら、直立部分は、角 において切り込みによって分離し、これらの切り込みのうちの５８および６０の ２つを図３および４に示す。これらの切り込みによって、直立部分３７および３ ９を、横部材３２および３４からの影響なしに独立して曲げることができる。こ のフレームを、０．０６５インチ程度の厚さを有する１００６低炭素綱とし、打 ち抜きによる慣例的な方法において形成することができる。 直立部分３７および３９は、これらの中心からマスクの角へ向かって高さが減 少する。この高さの減少は、マスクに所望の曲率を与え、その結果、直立部分の 中心から角までのばね定数を増加させる。組み立て中、その縦方向に沿った自由 端の内側への変移の量が等しいために、マスクの端に向かう張力がより大きくな る。図２から理解されるように、中央の開口は、電子ビームの経路と一直線に動 くため、マスクの中央におけるドーミングによる不整合は、存在しない。したが って、中央から離れた位置の不整合は、一般的に、ビーム経路とマスク表面との 角度が減少するにしたがって、すなわちマスクの中央からの間隔が増加するにし たがって増加する。最大の影響は、慣例的なＣＲＴにおけるマスクの中心から端 までの間隔のほぼ２／３において生じることが分かっている。 例 ほぼＬ字型の横断面で、０．０６４インチの厚さで、上および下部材の直立部 分の最大高が２．３５インチの慣例的な対角２６インチ（２６Ｖ）ワンピース打 ち抜き鋼フレームを、角の部分に切り込みを形成し、直立上および下部分を直立 横部分から分離して変更した。これらの直立横部分は、直立部分の幅インチ当た り４１ポンド程度のばね定数を有する。０．００６５インチの厚さを有し、横、 上および下縁によって取り囲まれた中央開口部分を有する慣例的な対角２６イン チ（２６Ｖ）平坦鋼開口マスクを、横縁を取り除き、マスクの高さがフレームの 高さより僅かに低くなるように、上および下縁を直立裾に形成することによって 変更した。フレームの上および下直立部分を内側に押し付け、上および下直立部 分の自由端の各々が、０．４６インチ程度内側に変移するようにし、マスク裾を フレームにネジを使用して装着した。このようにして、開口マスクの幅インチ当 たり１９ポンド程度の張力が加えられる。マスクの全幅が２０インチであること から、マスクに加えられる合計の張力は、３８０ポンド程度である。 ドーミングによる不整合を、上述したように調整したマスク／フレーム部品の ２つの標本と、先行技術による標準的な２６Ｖ部品の１つの標本とにおいて、以 下の手順によって測定した。試験すべき部品を、光学テーブル上に固定する。平 行光ビームをマスクのドーミング領域（中心から端までの間隔の２／３程度）内 の開口アレイに、動作管における電子ビームの経路と本質的に平行に通過させる 。ビームは、開口を通過した後、動作管の実際のスクリーンの場合とほぼ同じ位 置に固定された蛍光体ストライプを表す基準ラインを有する模擬スクリーン上に 到達する。模擬スクリーン上にモアレパターンが発生する。このモアレパターン を、ビデオカメラによって測定する。開口マスクをヒートガンによって局所的に 加熱し、マスクを膨張させる。マスクが膨張したときに、マスクの温度上昇を温 度測定器によって測定し、ドーミングをモアレパターンの運動として測定する。 開口マスクのピッチと、模擬スクリーンのピッチと、ビームがマスクに衝突する 角度と、モアレパターンの運動と、マスクのその表面に対して垂直の運動とを使 用して、局所的な加熱によって生じるトーミングの量を計算した。標準的な２６ Ｖ装置に対して計算した値は、０．０００２９″／°Ｆであり、簡単なモデルに 対する理論値の０．０００３４″／°Ｆと同等であった。本発明によって提供さ れる２つの装置の平均値は、０．０００１４″／°Ｆであった。したがって、本 発明によって提供されるマスク部品のドーミングは、先行技術によって提供され る部品のほぼ半分であった。 図５は、直立部分３７および３９をスロットの列５４によってセクション５６ に分割し、その結果、個々のセクションが、局所的なドーミングに応じて互いに 独立して曲がることができるようにした、本発明のマスク−フレーム部品の他の 実施例を示す。図示した実施例において、直立部分３７の高さは、フレームの中 心から角へ徐々に減少し、すべてのスロットを、スロット５４の端が、直立部分 の端が固定された底から等距離になる深さまで延長する。したがって、セクショ ン５６は、中心から角へ長さの減少を示すとともにばね定数の増加を示す。もち ろんスロットの深さをすべて等しくすることもでき、このようにした場合、セク ションのばね定数は、すべて等しくなる。スロットの数としたがってセクション の数とを増加すると、必要な機械的強度の保持と、局所的なドーミングのより小 さい領域に適応する装置の性能が向上するという利点とが両立する。 図６（ａ）から（ｃ）は、本発明の種々の追加の実行可能な実施例を示す。図 ６（ａ）は、マスク−フレーム部品のＹ軸に沿った断面図を示し、本装置におい て、マスク６０を、その上および下端において、フレーム３０の自由端４８およ び４９に、例えばレーザスポット溶接によって装着する。本実施例は、マスクが 直立裾を持たず、したがって形成がより簡単で、組み立て中の取扱がより簡単で あるという利点を有する。 図６（ｂ）は、上述した実施例と同様の曲線自由端７２を有するが、下固定端 ７４も曲げることによって一定の高さを有する直立フレーム部分７０を示す。本 実施例は、ばね定数が直立部分７０の縦方向に沿って一定であるという利点を有 する。 図６（ｃ）は、上述した実施例と同様の曲線自由端８１および直線下端８４を 有するが、浮き彫りまたは装着部品としてもよく、直立部分８０の縦方向に沿っ て一定のばね定数となるように整形した部分８２も有する、直立フレーム部分８ ０を示す。 本発明を、限られた数の実施例によって記述した。他の実施例および実施例の 変形例は、当業者には明白であり、したがって、添付した特許請求の範囲に含ま れるものとする。 例として、直立部分の自由端を曲げずに直線にしてもよく、さらに直線および ／または曲線部分の複合端としてもよい。２つの直立部分のうち１つのみを、マ スクにおいて必要な張力を与えるために曲げる必要があり、フレーム部材は、図 示したＬ字型横断面の代わりに、直線、円形、Ｃ字型、または他の横断面を有し てもよく、浮き彫りまたは取り付けを、いくつかの部分に分割してもよく、ばね 定数の所望の変更を達成するどのような方法に分配してもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多くの開口を設けた比較的薄いシートから成るマスクと、 ２つの横部材と上部材および下部材とを具え、少なくとも前記上および下部材 がばね定数を有する直立部分を各々具え、前記直立部分が自由端を各々有し、前 記直立部分の少なくとも１つを外側へのばねバイアスを有するように内側へ固定 したフレームとを具え、 前記マスクが、前記フレームの上および下部材の直立部分自由端に沿って固 定され、 このようにすることによって、前記マスクを引張られた状態にし、前記マス クが熱膨張している間、前記少なくとも１つの直立部分が外側へ移動し、前記マ スクを引張られている状態で保持するようにした、陰極線管用開口マスク−フレ ーム部品。 ２．請求の範囲１に記載のマスク−フレーム部品において、前記外側へのばねバ イアスを有する少なくとも１つの直立部分が、この部分に沿って一定の間隔をお いた複数のほぼ平行なスロットを有し、これらによって前記部分を各々が外側へ のばねバイアスを有するセクションに分割し、このようにすることによって、前 記各々のセクションが、マスクの局所的な熱膨張に応じて、他のセクションと独 立に移動できるようにしたことを特徴とするマスク−フレーム部品。 ３．請求の範囲１に記載のマスク−フレーム部品において、前記フレーム部材が 直立部分および凸縁部分を各々有し、前記凸縁部分を前記フレームの角において 互いに装着し、前記直立部分が前記角において少なくとも部分的に分離されるよ うに構成したことを特徴とするマスク−フレーム部品。 ４．請求の範囲３に記載のマスク−フレーム部品において、前記直立部分を、切 り込みによって少なくとも部分的に互いに分離したことを特徴とするマスク−フ レーム部品。 ５．請求の範囲３に記載のマスク−フレーム部品において、前記フレーム部材を 、ワンピース打ち抜きフレームを構成する部分としたことを特徴とするマスク− フレーム部品。 ６．請求の範囲１から５のいずれか１つに記載のマスク−フレーム部品において 、前記上および下直立部分の自由端が凸曲線を示し、その結果、前記直立部分の 中心から前記フレームの角へ前記直立部分の高さが減少するように構成したマス ク−フレーム部品。 ７．請求の範囲１から６のいずれか１つに記載のマスク−フレーム部品において 、前記外側へのばねバイアスを有する少なくとも１つの直立部分が、この部分に 沿って一定の間隔をおいた複数のほぼ平行なスロットを有し、これらによってこ の部分を各々が外側へのばねバイアスを有するセクションに分割し、このように することによって、前記各々のセクションが、前記マスクの局所的な熱膨張に応 じて、他のセクションと独立して移動できるようにしたことを特徴とするマスク −フレーム部品。 ８．請求の範囲１から７のいずれか１つに記載のマスク−フレーム部品において 、前記直立部分に１つまたはそれ以上の浮き彫りまたは装着部品を設け、前記直 立部分のばね定数を局所的に変化させたことを特徴とするマスク−フレーム部品 。 ９．請求の範囲７に記載のマスク−フレーム部品において、前記スロット間の間 隔を、前記直立部分の中心から前記フレームの角に向かって増加させたことを特 徴とするマスク−フレーム部品。