JPH11238472A

JPH11238472A - シャドウマスク構体

Info

Publication number: JPH11238472A
Application number: JP4226498A
Authority: JP
Inventors: 歩 ▲高▼桑; Ayumi Takakuwa; Hideo Suzuki; 秀生鈴木; Shiro Kashiwabara; 志郎柏原
Original assignee: Matsushita Electronics Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】カラー陰極線管のファンネルとパネルを接合
する熱処理工程において、所定の張力が加えられた状態
でフレームに支持されたシャドウマスクの塑性変形を防
止するとともに、シャドウマスク構体のコスト低減を図
る。【解決手段】フレームとして、軟鋼を用い断面が中空
の三角形からなる第１の枠体５と、第１の枠体５の熱膨
張係数より小さい熱膨張係数を有する１３％Ｃr−Ｆeを
用い、一端にシャドウマスク３を貼着した第２の枠体６
とから構成し、第１の枠体５の斜辺部に第２の枠体６の
他端部とを固着してバイメタル作用をするようにし、高
温安定状態においてフレーム４を強制的に内側に湾曲さ
せ、シャドウマスク３に加わる張力を緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファンネルとパネ
ルとを接合する際における熱膨張によるシャドウマスク
の塑性変形を防止するための、例えばカラー陰極線管用
のシャドウマスク構体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】平面型カラー陰極線管の一般的な構成を
図４に示す。図４において、カラー陰極線管は、ガラス
等で形成されたファンネル１と、ガラス等で形成された
パネル２と、パネル２の内面に設けられた蛍光スクリー
ン９と、蛍光スクリーン９に平行に設けられたシャドウ
マスク３と、シャドウマスク３を支持するためのフレー
ム４と、ファンネル部のネックに設けられた電子銃７と
から構成されている。

【０００３】電子銃７から射出されたＲＧＢ各色の電子
ビーム８は、それぞれシャドウマスク３に設けられた所
定の孔を通過し、蛍光スクリーン９上のＲＧＢ各色に対
応する蛍光体に到達する。電子ビーム８により照射され
た各蛍光体は、それぞれＲＧＢの各色を発光し、パネル
２内の画面上にカラー画像を形成する。

【０００４】電子銃７から射出された電子ビーム８のう
ち、シャドウマスク３を通過して蛍光スクリーン９に到
達するものは約２０％であり、残りの約８０％はシャド
ウマスク３に衝突する。シャドウマスク３は電子ビーム
８の衝突により発熱し、熱膨張により変形しようとす
る。ところが、シャドウマスク３はフレーム４によりそ
の各辺を拘束されているため、シャドウマスク３の熱膨
張はシャドウマスク３の表面に凹凸を生ずる方向に作用
する。シャドウマスク３の表面が凹凸に変形したとする
と、シャドウマスク３に設けられている孔の位置と蛍光
スクリーン９の各蛍光体の位置とが対応しなくなる。そ
うすると、シャドウマスク３の孔を通過した電子ビーム
８は本来到達すべき蛍光体とは異なる蛍光体に到達し、
本来の色とは異なった色が発光する。もしくは、本来照
射すべき蛍光体を完全に照射せず、その分の輝度は下が
り、色むらが発生する。その結果、パネル２の画面上に
形成される画像の色純度が低下し、画質が低下すること
になる。

【０００５】したがって、シャドウマスク３の変形によ
る画質の低下を防止するために、従来からシャドウマス
ク３に一定の張力を加えた状態でフレーム４に固定する
ことが行われている。このように、シャドウマスク３に
予め一定の張力を加えておくことにより、電子ビーム８
によるシャドウマスク３の熱膨張が起きた場合でも、シ
ャドウマスク３に加えられる張力により変形が吸収さ
れ、シャドウマスク３の表面に凹凸の生ずることがなく
なる。その結果、シャドウマスク３と蛍光スクリーン９
とが平行に保たれ、シャドウマスク３と蛍光スクリーン
９の蛍光体との位置関係が対応し、色純度の低下を防止
することが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】カラー陰極線管の組み
立ては、パネル２の内側に蛍光スクリーン９を形成し、
フレーム４に支持されたシャドウマスク３を組み込んだ
後、ファンネル１とパネル２とを加熱し、ガラス同士の
接着によりファンネル１とパネル２とを結合し、ファン
ネル１のネックに電子銃７を組み込む。ファンネル１と
パネル２とを結合させるために、４００〜５００℃とい
う高温で熱処理を行わなければならず、またこの熱処理
に長時間を要する。そのため、シャドウマスク３やフレ
ーム４等も４００〜５００℃に加熱され、その後冷却さ
れる。ところがシャドウマスク３及びフレーム４が加熱
及び冷却の熱処理を受けると、シャドウマスク３が塑性
変形を起こす。

【０００７】次に、シャドウマスク３が塑性変形を起こ
すメカニズムについて、図５を参照して説明する。図５
（ａ）の実線は初期状態、すなわち常温におけるシャド
ウマスク３とフレーム４の状態を示す。一点鎖線はフレ
ーム４の変形前の形状である。常温では、シャドウマス
ク３には一定の張力が加えられており、表面が平坦とな
るようにフレーム４に支持されている。なお、シャドウ
マスク３の材料としては一般的に軟鋼が、フレーム４の
材料としては、軟鋼に比べて熱膨張係数の小さい１３％
Ｃr−Ｆe材が用いられている。またシャドウマスク３の
厚さは０．０２〜０．１ｍｍ程度、またフレーム４の厚
さは１〜２ｍｍ程度である。

【０００８】次に、図５（ｂ）は、ファンネル１とパネ
ル２とを接合するために加熱を開始した直後の昇温開始
状態を示している。フレーム４の厚さはシャドウマスク
３の厚さの約１０〜１００倍近くもあるため、シャドウ
マスク３の熱容量はフレーム４の熱容量よりもはるかに
小さい。そのため、昇温開始直後はシャドウマスク３の
方が先に温度が高くなり、大きく膨張する。一方、フレ
ーム４も若干は膨張するが、シャドウマスク３ほどでは
ないため、シャドウマスク３の熱膨張による変形は、図
５（ｂ）に示したように、表面を凹凸にさせるように作
用する。このとき、シャドウマスク３に加えられた張力
は、シャドウマスク３の熱膨張の伸びにより緩和され
る。

【０００９】図５（ｃ）は、シャドウマスク３及びフレ
ーム４の温度が均一になった状態、すなわち、４００〜
５００℃に加熱された高温安定状態を示している。この
ときシャドウマスク３及びフレーム４は、材料の熱膨張
差によってシャドウマスク３のコーナー付近では初期状
態に比べて張力が減少するが、シャドウマスク３の中央
部ではフレーム４の弾性変形によるスプリングバックの
効果によって、熱膨張によるシャドウマスク３の伸びは
吸収されるために、初期状態とほぼ同じ張力が残る。と
ころが、高温条件下ではシャドウマスク３の材料の弾性
限界は、常温における値よりも著しく低下する。材料に
よっては、常温で例えば１５Ｋｇｆ／ｍｍ²程度であっ
た弾性限界が、４００〜５００℃では６Ｋｇｆ／ｍｍ²
程度にまで下がる場合がある。そのため、シャドウマス
ク３に加えられていた張力の大きさによっては、この時
点で塑性変形が生じる場合がある。

【００１０】図５（ｄ）は、ファンネル１とパネル２と
の接合工程において、加熱を終了した直後の降温開始状
態を示している。前述のように、シャドウマスク３の熱
容量の方がフレーム４の熱容量よりもはるかに小さいた
め、シャドウマスク３の収縮量の方が大きい。そのため
シャドウマスク３は図中一点鎖線で示すように内側に湾
曲するように変形しようとするが、フレーム４に拘束さ
れているため、実際にはほとんど変形しない。その結
果、シャドウマスク３の収縮しようとする力はシャドウ
マスク３の張力を増加させる方向に作用する。仮に、図
５（ｃ）に示した段階でシャドウマスク３が塑性変形を
生じなかったとしても、図５（ｄ）に示す段階で、もと
もとシャドウマスク３に加えられていた張力に、さらに
シャドウマスク３の収縮力が加わり、材料の弾性限界を
超えて塑性変形が生じる。

【００１１】塑性変形を起こしたシャドウマスク３は、
最初に加えた張力が低下しているため、電子ビーム８の
衝突によりシャドウマスク３が発熱し、熱膨張したとし
ても、シャドウマスク３に加えられた張力によって変形
を吸収することはできず、シャドウマスク３の表面に凹
凸が生じ、シャドウマスク３と蛍光スクリーン９とが平
行に保たれなくなる。そのためシャドウマスク３の孔と
蛍光スクリーン９の蛍光体との位置関係が対応せず、色
純度が低下し画質が低下する。

【００１２】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、ファンネルとパネルとを接
合させるために熱処理を行う際、シャドウマスクに加わ
る張力を緩和し、シャドウマスクの塑性変形を防止する
シャドウマスク構体を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、フレームとして、断面が中空の三角形か
らなる第１の枠体と、第１の枠体の熱膨張係数より小さ
い熱膨張係数を有し、一端にシャドウマスクを貼着した
第２の枠体とから構成し、第１の枠体の斜辺部に第２の
枠体の他端部とを固着して、周囲温度が変化したとき、
その部分にバイメタル作用をさせるようにし、ファンネ
ルとパネルとを接合させる熱処理時に、フレームがシャ
ドウマスクを弛ませる方向に変形することで、シャドウ
マスクの塑性変形を防止し、かつフレームに安価な軟鋼
を使用することでシャドウマスク構体のコスト低減を図
るようにしたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、対向する両面が開口した矩形状箱体からなるフレー
ムの一方の開口部にシャドウマスクを所定の張力を加え
た状態で貼着したシャドウマスク構体であって、前記フ
レームは、断面が中空の三角形で、一辺がシャドウマス
ク構体の他方の開口部、他の一辺が側面を構成し、斜辺
が内側に位置する第１の枠体と、前記第１の枠体の熱膨
張係数より小さい熱膨張係数を有し、一端に前記シャド
ウマスクを貼着し、他端部が前記第１の枠体の前記斜辺
部に固着された第２の枠体とからなることを特徴とする
ものである。

【００１５】そして、周囲温度が変化したとき、前記第
１の枠体の斜辺部とこれに固着された第２の枠体の他端
部とがバイメタル作用をするようにする。第１の枠体と
して軟鋼（ＳＰＣＣ）が、第２の枠体として１３％Ｃr
−Ｆeがそれぞれ用いられる。

【００１６】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら詳細に説明する。

【００１７】図１〜図３は、本発明の一実施の形態にお
けるカラー陰極線管用シャドウマスク構体を示したもの
で、従来例と同一部分には同一の符号を付してある。図
１〜図３において、３はシャドウマスク、４はフレーム
で、対向する両面が開口した矩形状箱体からなるフレー
ム４の一方の開口部にシャドウマスク３が所定の張力を
加えた状態で貼着されている。５は、図３に示したよう
に、断面が中空の三角形で、一辺がシャドウマスク構体
の他方の開口部、他の一辺が側面を構成し、斜辺が内側
に位置する第１の枠体、６は、第１の枠体５の熱膨張係
数より小さい熱膨張係数を有し、一端にシャドウマスク
３を貼着し、他端部が第１の枠体５の斜辺部に沿って折
り曲げられ、そして溶接により固着された第２の枠体で
ある。

【００１８】図１は、常温におけるフレーム４及びシャ
ドウマスク３の状態を示し、図２は高温状態におけるフ
レーム４及びシャドウマスク３の変形状態を示してお
り、また図３はフレーム４の断面を示している。

【００１９】本実施の形態では、第１の枠体５として軟
鋼（ＳＰＣＣ）が、第２の枠体６として１３％Ｃr−Ｆe
がそれぞれ用いられている。シャドウマスク３の厚さは
０．０２〜０．１ｍｍ程度であり、またフレーム４の厚
さは、軟鋼で形成された第１の枠体５及び１３％Ｃr−
Ｆe材で形成された第２の枠体６ともに１〜２ｍｍ程度
である。軟鋼の熱膨張係数は、１２〜１４×１０~⁶／Ｋ
であり、１３％Ｃr−Ｆeの熱膨張係数は１１〜１２×１
０~⁶／Ｋである。

【００２０】以上のように構成されたシャドウマスク構
体は、ファンネル１とパネル２とを加熱接合させる工程
時、すなわち４００〜５００℃の高温状態になった場
合、フレーム４の第１の枠体５とシャドウマスク３を貼
着した第２の枠体６の熱膨張差によってバイメタル作用
をし、図３に示したように、第２の枠体６が内側へ傾斜
するように変形する。これにより、シャドウマスク３に
加えられた張力は、高温時におけるシャドウマスク３の
弾性限界より減少するため、塑性変形が生じない。ま
た、従来に比べて、フレーム材料に安価な軟鋼を多く使
用しているため、シャドウマスク構体のコスト低減を図
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フレームとして、軟鋼を使用し、断面が中空の三角形状
をした第１の枠体と、それより熱膨張係数の小さい１３
％Ｃr−Ｆeを使用し、前記第１の枠体の三角形状におけ
る斜辺部に固着した第２の枠体とで構成することによ
り、加熱工程時における両材料の熱膨張差を利用したバ
イメタル作用によりフレームがシャドウマスクを弛ませ
る方向に変形するため、シャドウマスクの塑性変形を防
止することが可能となる。

【００２２】その結果、所定の張力を維持したシャドウ
マスク構体が実現され、電子ビームの衝突によりシャド
ウマスクが発熱し熱膨張した場合でも、シャドウマスク
に加えられた張力により伸びを吸収し、シャドウマスク
の孔と蛍光スクリーンの蛍光体との位置関係は変化せ
ず、色純度が低下する問題は解消される。

【００２３】また、安価な軟鋼を使用することにより、
シャドウマスク構体のコスト低減を図ることができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるカラー陰極線管
用シャドウマスク構体の常温時の状態を示す斜視図

【図２】図１のシャドウマスク構体の高温安定時の状態
を示す斜視図

【図３】加熱工程時におけるフレームの形状変化を示す
断面図

【図４】平面カラー陰極線管の構成を示す断面図

【図５】シャドウマスクに塑性変形が生ずるメカニズム
を示す斜視図

【符号の説明】

１ファンネル２パネル３シャドウマスク４フレーム５第１の枠体６第２の枠体７電子銃８電子ビーム９蛍光スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柏原志郎大阪府高槻市幸町１番１号松下電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する両面が開口した矩形状箱体から
なるフレームの一方の開口部にシャドウマスクを所定の
張力を加えた状態で貼着したシャドウマスク構体であっ
て、前記フレームは、断面が中空の三角形で、一辺がシ
ャドウマスク構体の他方の開口部、他の一辺が側面を構
成し、斜辺が内側に位置する第１の枠体と、前記第１の
枠体の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有し、一端に
前記シャドウマスクを貼着し、他端部が前記第１の枠体
の前記斜辺部に固着された第２の枠体とからなることを
特徴とするシャドウマスク構体。
【請求項２】フレームにおける第１の枠体の斜辺部
と、これに固着された第２の枠体の他端部は、周囲温度
が変化したときバイメタル作用をすることを特徴とする
請求項１記載のシャドウマスク構体。
【請求項３】第１の枠体が軟鋼（ＳＰＣＣ）、第２の
枠体が１３％Ｃr−Ｆeからなることを特徴とする請求項
１記載のシャドウマスク構体。