JPS60225337A - カラ−受像管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
うに典型的には硝子で形成された外囲器は、実質的に矩
形状のパネル（１）と漏斗状のファンネル（２）とネッ
ク（３）とから構成される。そしてパネル（１）の内面
には赤、緑及び青に夫々発光する例えばストライプ状蛍
光体スクリーン（４）が設けられ、一方ネツク（３）に
はパネル（１）の水平軸線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００１を射出する
いわゆるインライン型電子銃（６）が内設されている。

またスクリーン（４）に近接対向して多数の透孔の穿設
された主面を有するシャドウマスク（５）が配設される
。シャドゥマ／１．　’Ｉ　（５１）周辺部はパネル外
形に対応して折り曲げられたスカート部（８）を有し、
このスカート部（８）は断ｈ　Ｌ　字をの枠からなるマ
スクフレーム（７）によって支持固定され、さらにマス
クフレーム（７）はスプリング（９）を介してパネル（
１）内側壁に埋め込まれたピン（図示せす）で係止めさ
れている。このようなカラー受像管において、電子銃（
６）から射出された３本の電子ビーム００）はファンネ
ル（２）近傍の外部に配置された偏向し置（図示せず）
によって偏向され、実質的に矩形状のパネル（１）に対
応する矩形状の範囲を走査するように且つシャドウマス
ク（５）の透孔を介して色選別され、各色発光ストライ
プ状蛍光体に正しく対応射突せしめてカラー映像を現出
させる。ここでシャドウマスク（５）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
変換され時として８０℃程度までシャドウマスクを加熱
させる。シャドウマスク（５）は一般に０〜１００℃で
の熱膨張係数が１．２　Ｘ　１０’−’／”Ｏと大きい
鉄を主成分とするいわゆる冷間圧延銅からなる厚さＱ、
　１１１１１１１％　０．３　ａｍの薄板から形成され
ており、このシャドウマスク（５）のスカート部（８）
を支持するマスクフレーム（７）は厚さ１朋前後の強固
な断面り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（
５）は容易に熱膨張を生ずるが、その周辺部は黒化処理
を施こされた熱容量の大きなマスクフレーム（７）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（５）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象を生ずる。この結果シャドウマス
ク（５）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徨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ティング
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象を生ずる。

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、たとえば二酸化マンガンで構成さ
れる多孔質層を堆積し、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
導係数は枠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がら遠すかる方向に放
射される。このため、シャドウマスクの温度の上昇を効
果的に抑制することができる。しかしながらこのような
構迅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
は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。また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るしく欠は好ましくない。

一方電子ビームのミスランディングをスクリーン側で軽
減しようとする提案もなされている。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。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。しかし乍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に各色発光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
されるので、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如１イζ・→
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るしく欠けるものである。即
ち、一般のカラー受像管のスクリーンは各色発光蛍光体
間に光吸収層を設けさらに全面にＭ等の金属薄膜からな
るメタルバックが施こされている。従って赤、緑及び青
と光吸収層を形成するためにシャドウマスクを合計４０
脱着して光露光法を用いて蛍光面を形成するが、この′
ｔＯ；子吸収層は導電性を有するメタルバックがある故
に光吸収層自体を電子吸収層とすることはできない。即
ちこの電子吸収層はメタルバック上に光吸収層に対応す
る部分にのみ形成されなければならず、このためにはス
クリーン完成後更にシャドウマスクの膜着操作を少なく
とも１回付加して光露光法により形成することになる。

このような形成方法では作業的にも精度的にも工業的量
産性からも極めて不利であり実用性に欠ける。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、シャドウマ
スクのドーミングを小さくすると共に画像の色ずれ等に
よる色純度の劣化を防止した工業的量産性に富むカラー
受像管を提供することを目的とする。

〔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な有
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低導電率の被覆層を
高温加熱処理により設けることによってシャドウマスク
のドーミングを抑制すると共に局部的なドーミングに対
し、　でも電子ビームのミスランディングを抑制したカ
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於いて、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（５）
の電子銃側主面にＶ２Ｏ，を含んだガラス層、例えば鉛
ｔ１う酸塩ガラスを主体とする被覆層が形成される、こ
の被扮層は、例えばＰｂＯ：約８Ｑｗｔ％、Ｂ、Ｏ，：
約ＩＱｗｔ％、８１０．：約５％ｖｒｔ％を少なくとも
含む鉛はう酸塩ガラスにＶ２Ｏ，を約３％ｗｔ％Ｘ少な
くとも添加したものである。

このような鉛ｔ１う酸塩ガラスをシャドウマスクの主面
に形成するに際し考慮すべきことはシャドウマスク透孔
の目詰まりと形成膜厚の均一化である。従ってはけ塗り
はあまり好ましくない。簡便で量産性に富む方法として
は、例えばニトロセルロースを数％溶かした酢酸Ｖチル
アルコール溶液で溶かされた鉛はう酸ガラスをスプレー
法で塗布する方法である。

このように鉛はう酸塩ガラスをシャドウマスクの主面に
形成した後、シャドウマスクを所定の枠台に乗せて、最
高温度が約４４０℃でその保持時間が３５分以上ある炉
を通過させると、シャドウマスフ（５）の電子銃側に、
結晶化された鉛はう酸塩ガラス層が形成できる。この鉛
＃なう酸塩ガラスはＰｂＯの重１１１Ｈバーセントが４
４〜９３％の範囲でガラス化するが、結晶化に対し安定
なのは７０〜８５％であり、この範囲が量産に適してい
る。

ところでこのような鉛はう酸塩ガラスを結晶化するため
には、６００〜４５０℃の最高温度とそれを３０分以上
保持できる炉が必要であるが、パネル（１）とファンネ
ル（２）との封着時に同時に封着炉で結晶化するか、或
はシャドウマスク（５）とマスクフレーム（７）との結
合体のスタピライズ工程で同時に結晶化すれば特別に加
熱炉を準備したり加熱工程を設ける必要はなく工業的に
非常に有利となる。このように従来の封着炉条件で最適
化結晶させるため必要に応じて、ＺｎＯやＣｕＯを鉛は
う酸塩ガラスに添加してもよい。この場合、熱膨張係数
をあまり変化させないでより低温で結晶化させることが
可能となる。

以上のような構成によるカラー受像管を動作させた場合
に生じる電子ビームが被覆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
ーミング功、象を生じていない状態での電子ビーム（１
０１はスクリーン（４）の所定位置（１２１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ｌＩｅ方向に移動し、電子ビームの
ランディング地点もａ２から（１２ａ）へ移動する。即
ち本来地点Ｕヘ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Ｑ２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の非道
孔部分α騰には被覆層（１４１が形成されており前述の
ようにドーミング現象そのものな抑制する作用を有して
いる。しかし乍ら特に局部的に高い電子流密度の部分が
生じた場合、ドーミング抑制作用が追随しきれずドーミ
ング現象が発生する。このような場合被覆層（１４）は
低導電率材から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。そしてこの負の帯電、特に
シャドウマスク（５）の透孔１１９の管軸ａｅａの表面
に帯電した負弗；荷は電子ビームＱυを管軸ｆ１６）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ａｚより管
軸（ｌＥ９方向に移動する筈の電子ビームのランディン
グ地点（１２１１）を再び元のランディング地点Ｑ２に
戻すように相殺的に作用することとなり、ドーミング現
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
作用は被」１４Ｊか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
対応して被＆　Ｎ（１４）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。また被
覆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
いと考えてよい。ところでこのような被覆層Ｉは例えば
局部的に高い電子流密度が消失した場合、被覆層α４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。今昔影部分の負電荷密度に
対して局部的に電子ビーム密度が大でΔＣだけ高い局部
的な負電荷密度の状態から映像が全て同一の背景部分に
戻ったと仮定した時、ドーミングがほぼ消失した時点で
悪くともΔＣが２０乃至３０％程度には減少していなけ
ればならない。このためには被覆層の導電率は常温で１
ｆ′乃至１「１２Ω−１ｍ−１であることが必要である
。即ち被覆層の導電率が上記以上に良いと負帯電現像が
充分に作用せず、逆に悪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。被覆層が鉛＃なう酸塩ガラスを主体と
する場合、Ｖ、Ｏ，を添加することによって導電率を変
化させることができる。■２０．の添加量はシャドウマ
スクの形状や大きさ或は管種に応じて適宜選択すること
ができるが、上記導電率の範囲内とするためにはＶ２Ｏ
，の添加量は３乃至２０重量％とすればよい。例えば前
記実施例のようにＶ２Ｏ５を約３重量％深加した時の導
電率は約１０　Ω　ｍ　であった。

更に本発明では、封着温度近傍での熱膨張係数がシャド
ウマスクより小さい被覆層を高温にてシャドウマスクに
封着接合しているため封着後にシャドウマスクに残留引
張り応力、逆にガラスに残留圧縮応力が発生している。

すなわち、第４図（ａ）に示すように、金ＭＵとガラ、
スａυが高温、例えば４４０℃に加熱された封着前の状
態では両者の長さＬは同一であったとする。

この状態から第４図（ｂ）に示すように両者を封着しな
い尽で常温まで戻した場合は、ガラスの熱膨張よりも金
属のそれがわずかに大きく選択しであるので、両者の長
さの関係はｌ１ｇ　、＞　１ｍとなる。一方、第４図（
Ｃ）に示すように金属（１カとガラス０υを高温で封着
結合し常温まで冷却した場合は、ガラスは金属のために
より縮み、逆に金属はガラスがあるが故にその熱による
収縮が途中で妨たけられる。従って結局封着結合後の常
温での長さは、１ｇ　＞　ｌ　＞　１ｍとなる。この結
果ガラス内部には圧　゛縮応力Ｐｃが、金属内部には引
張応力ＦＴが残留歪力として常に残ることになる。従っ
て、本発明によるカラー受像管を動作させた場合、電子
ビームが射突する鉛肯う酸塩ガラスを主体とする被覆層
で発生した熱でシャドウマスクのＮ度が玉貸するがシャ
ドウマスクには残留引張り応力が作用しているため、シ
ャドウマスクの温度上昇初期の熱膨張も機械的に抑制す
ることができる。この機構を第５図を用いて説明する。

第５図は物質の原子間隔の関数（横軸）としてあたえら
れた固体中のポテンシャルエネルギー（縦軸）を示す図
である。

一般にある温度における原子の振動は調和的でないため
、ポテンシャル曲線も絶対零度におけるボーテンシャル
エネルギー点Ｚを中心に非対称となる。

従って第５図において、常温でＡとＢに対応する位置の
あいだで振動している原子間の平均距離は３つであるが
、温度が上昇するにしたがってエネルギーが増加しＣと
Ｄに対応する位置を振動するとポテンシャル曲線の非対
称性のため原子間の平均距離はａＨとなり振動の振巾が
増加するにしたがって移動する。このような固体中の原
子の平均位置の移動Δｌ　＝　ａＨ−ａ、、が熱膨張で
あることはよく知られている。

ここで本発明による常温においてシャドウマスクに残留
応力をかけた場合の熱膨張を考える。この場合残留引張
応力によりシャドウマスクを構成する原子の間隔は拡が
るが、これを＄５図上で表層すれば縦軸すなわちポテン
シャルエネルギーの大きさは不変で、横軸すなわち原子
間隔を表わす単位長さがＵからＵアに拡大されたことと
等価になる（新しい横軸は点線で示す）。従って、従来
は１半ビームによるシャドウマスクの温度上昇で、ａＲ
−ａＲ＝Δノだけ熱膨張したものが（実線で示す横軸）
本発明によるシャドウマスクでは残留引張り応力が存在
するため、第５図の点線で示した横軸上ノＡ１１−ＡＲ
＝ΔＪＴ　だけ熱膨張する。ところが、前述した如く実
線で示す横軸の単位長さＵは点線で示す横軸の単位長さ
ｌｌｙより小さく表現されているため、従来の熱膨張量
Δｌと本発明による熱膨張ΔＥ７との関係は、ΔＩｔ　
”　（ｕ／　０７　）　ＸΔｌとなり、明らかに本発明
によりシャドウマスクの熱膨張量３４丁は従来より小さ
くなる。

ところで、ガラスではその圧縮強度が引っ張り強度の約
１０倍であり、従って封着後カラスにわずかに圧縮応力
が加わっている状態にすることが好ましく、このような
観点からも、本発明のＰｂＯの重量％が７θ〜８５％で
熱膨張係数が０７〜１．２　ｘｔ〇−ン℃の鉛はう酸塩
ガラスを主体とする層を熱膨張係数が約１．２Ｘ１０’
／”Ｏの冷間圧延鋼板からなるシャドウマスクに封着接
合することは非常に好適する。

〔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性
及び作業時間の増加を伴なうことなく、シャドウマスク
のドーミング現象及び電子ビームのミスランディングを
効果的に抑制減少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、工業的量産性に富むカラー受像管
を提供することができる。

【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近傍での動作を説明
するための模式図、第３図は第２図のＡ部を拡大して示
す拡大模式図、第４図（ａ）乃至第４図（Ｃ）はガラス
と金属の封着現象を説明するための模式図、第５図は固
体の熱膨張現象を説明するための模式図である。 （１）・・・パネル　（２１・・ファンネル（３）・・
ネック　（４）・・スクリーン（５）シャドウマスク　
（６）・・・電子銃＋７）・・・フレーム　（１１・・
・電子ヒー　ム■・・・被覆層　ａ５１・・・透孔 代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（ほか１名）第１図 第２図　第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　発光色の異なる蛍光体群の形成されたスクリーン
   とこのスクリーンに近接対向し多数の透孔の穿設された
   主面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の主面に低導電
   率の少なくとも■２０．を含むガラスを主体とする被覆
   層を有することを特徴とするカラー受像管。 ２）　前記被覆層中のガラスが鉛はう酸塩ガラスからな
   ることを特徴とする特許請求の範囲＄１１項記載のカラ
   ー受像管。 ３）　ｊｊｉｉ記被覆層の導電率が１Ｃ′乃至ｔｏ　＋
   ２Ω−１ｍ−１であ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。 ４）　前記■２０．の添加量が３乃至２０重量％である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のカラー受
   像管。 ５）　前記被覆層が高温加熱処理により前記シャドウマ
   スクに封着接合されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載のカラー受像管。 ６）　前記被覆層の封着接合温度における熱膨張係数が
   前記シャドウマスクの封着接合温度における熱膨張係数
   より小さいことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
   のカラー受像管。