JPS60235326A - カラ−陰極線管用シヤドウマスク - 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］ この発明は、カラー陰極線管において色選別機構として
用いられるシャドウマスクに関し、詳しくはドーミング
にもとづく色ずれを防止したカラー陰極線管用シャドウ
マスクに関するものである。

［従来技術］ 一般に、シャドウマスク式カラー陰極線管においては、
電子ビームの射突によってシャドウマスクの温度が上昇
し、熱変形を起こすことが知られている。この熱変形は
一般にミスレジスタと称される色ずれを起こすため、原
因別に適当な対策を施すことが望まれていた。

この熱変形の１つにドーミングと称されるものがある。

これは、カラー陰極線管の動作中に画像再生画面の１部
分（一般に全有効画面面積の数分の１ないし数十分の１
の広さを有する比較的まとまった部分）だけが他の部分
に比べて著しく明るく、はぼ静止した画像が長く続くと
、この明るい部分に対応したシャドウマスクが局部的に
熱変形を起こす現象である。

以下、このドーミング現象について第３図を用いて詳細
に説明する。第３図はカラー陰極線管画面上に再生され
た映像とシャドウマスクのドーミングとの関係を示す略
図で、第３図（ａ）において、（１）は照光体か塗布さ
れたパネル、（２）はシャドウマスクである。なお、シ
ャドウマスク（２）の保持機構１電子銃等の付属部品は
図示を省略しである。一方、第３図（ｂ）のカラー陰極
、線管画像を示す図面において、（１０）はたとえば青
空中の白雲のように他部分に比較して著しく明るい部分
を示し、このような状態が少し長く（５秒以上）はとん
ど静止したまま続くと、シャドウマスク（２）の映像（
１０）に対応する部分は、他の部分に比較して電子ビー
ムの射突量が多いため、温度が局部的にト昇し、本来点
線（２１）の形状でなければならないものが、実線（２
２）のように変形してしまう。このため、シャドウマス
ク（２）に形成されている電子ビーム通過小孔が定位置
を保つことができなくなり、蛍光体ドツトの照射量に偏
量をもたらし、色ずれが発生する。この変形は、一般の
シャドウマスクでは、明るい画面に対応するシャドウマ
スク部か蛍光面側へふくれあがる方向に生しる。この現
象は偏向角が大きくなると急速に目立つものであり、近
年の１１０°偏向のように広角化したカラー陰極線管に
あっては非常に大きな問題となるものである。

このようなドーミング現象が起るのは、シャドウマスク
（２）の１部分が第３図に示したように電子ビームの射
突によって局部的に昇温して膨張しようとしたときに、
その周囲の電子ビームの射突のない部分が膨張しないた
めである。加熱部分が円形であるとして、その中央部が
シャドウマスク（２）面に直角に移動する量Ｗでドーミ
ングの量を表わすものとすると、シャドウマスク（２）
の面が球面でかつ強度的に等方的な面である場合、Ｗは
近似的に球面の半径Ｒに比例することが知られている。

すなわち。

Ｗ＝α・Ｒ 注意すべきことは、−Ｌ式の比例定数αの中にはシャド
ウマスク材の熱膨張係数は入ってｕするものの、材料の
弾性係数のような変形に対する強さに関係する定数が入
っていないことである。この理由は、上述のように、熱
変形は加熱された部分とその周囲の部分との力関係によ
って生ずるのであって、シャドウマスク（２）のし）ま
問題にしてし）る□部分の近傍が同じ材料で構成されて
いる以上、加熱された部分が強ければその周囲の強度も
高く、周囲からの圧力によって起るドーミング変形１ま
結１−モ　「吊　瞥”　ｌ＋　六−又　ナー　絹　〉　
夕　、；；−［：：：、鉛、Ｘ−さて、ドーミング量は
シャドウマスクの球面の半径に１例するから、半径Ｈの
逆数１／Ｒを曲率と呼ぶことにすると、曲率に反比例す
ることになり、曲率が大きいほどドーミングを減、らす
ことができる。

ところで、シャドウマスク面の形状およびその材料の強
度は一般的に等方的ではない。この典型例がストライプ
形蛍光面を有するカラー陰極線管のシャドウマスクであ
る。このようなシャドウマスクにあっては、その面に設
けられている孔が細長＜、１方向には連なっており、こ
れと直角の方向には間隔をおいて配列されており１面の
形状も必ずしも球面ではない。

この場合につき議論するために、第４図のように、シャ
ドウマスク（２）の曲面のいま問題にしている点に法線
を立ててこれをＺ軸とし、このＺ軸に垂直でかつ互いに
直交するＸ軸およびＹ軸を定める。なお、Ｘ、Ｙ軸の方
向は後述するようにシャドウマスク（２）の孔（３）の
配列と関係づけて定ぬるのが実際的であるが、一般的に
は必ずしもこれにこだわらない。

さて、シャドウマスク（２）をｘ−２平面で切断すると
切口に曲線が現われる。この曲線の曲率をＫｘとし、同
じ＜ｙ−ｚ平面で切断したときに切口に現われる曲線の
曲率をＫＶとする。

以北の準備をしたうえで、シャドウマスク（２）の等何
曲率なるものを考える。すなわち、シャドウマスク（２
）の材料または面の形状に異″方性がある場合、ドーミ
ングがこれに反比例する等何曲率なるものを考え、これ
の大小でドーミングの大小を判断し、もってドーミング
の小なる構造を見い出そうとするものである。

はじめにシャドウマスク（２）の材料が等方的であって
曲率だけを問題にする場合を考える。シャドウマスク（
２）が球面であれば、Ｋｘ＝Ｋｙであってこれがそのま
ま等何曲率に等しいと考えるべきである。Ｋｘ≠ＫＶの
ときは１両者の間に平均曲率Ｋがあるべきことを考える
と、少くとも近似的に とすべきで、これが等何曲率に相当するものであること
は容易に推察できる。なお、通常のシャドウマスクはパ
ネルの側に向かって凸な曲面であり、ＫｘとＫＶの符号
は同じである。

つぎに、シャドウマスク（２）の材料の強度的特性に異
方性がある場合を考える。強度的特性とは、ヤング率や
曲げ剛性等の関係したものであるが、ここでは定性的に
述べるにとどめ、実質的に平担とみなせる小さい一定幅
および一定長さの細長い試験材料の両端を試験機にたて
こめ保持し、両端から圧力を加えたとき、材料の中央部
が微少な一定量変移するのに必要な圧力に相当するもの
を主体と考え、これをσと呼ぶ。

さて、材料に異方性があると、この強度的特性は、シャ
ドウマスク（２）の問題としている部分から前記の試験
材料をＸ方向に平行に細長く切り出した場合と、Ｙ方向
に平行に細長く切り出した場合とについて考えられる。

この両者の強度的特性をそれぞれσＸ、σｙとする。

σＸとσｙとが同じ、すなわち材料の強度的特性が等方
的な場合は、前述のようにσの大小はドーミング量には
関係せず、ドーミングは■式で表わされる平均曲率に反
比例して生じる。σの値がＸ、Ｙのいずれかの方向で最
大または最小値をとる（ｘ　、　Ｙ以外の斜めの方向で
は最大、最小にはならない）ものとすると、ドーミング
現象はＸ、Ｙの両方向の現象のある種の平均として観測
されることは当然予測でき、かりにσ！笑σｙとしても
、Ｋｘ＝Ｋｙであれば材料の強度σがσＩとσｙの間の
ある値になったに過ぎず、ドーミング量はσに無関係な
ことが予想できる。

ＫｘｓＫｙであってσｘ洪σｙのときは事情が異なって
くる。この場合は、平均曲率へのＫｘまたはＫＶの寄与
の度合′はσの大きいほうが大きくなる。■式も含め、
これまで述べてきた関係が自然に表わされなければなら
ないことを考慮すると　等何曲率として次式に到達する
。

２　σｘ　２　σｙ Ｋ＝　□ σＸ　＋　σ　Ｖ　σＸ　＋　σｙ この関係がほぼ正しいことは、簡単な実験によって確か
めることができるほか、すでに発表されている文献、た
とえば？　Ａ　Ｎｅｗｌｙ　ＤｅｓｉｇｎｅｄＳｈａｄ
ｏｗ　Ｍａｓｋ　ｆｏｒ　Ｃｏ１ｏｒ　Ｐｉｃｔｕｒｅ
　Ｔｕｂｅｊ　（Ｓ　Ｉ　ＤＪａｐａｎ　Ｄｉｓｐｌａ
ｙ　’８４　Ｌ／イボ−トＮｏ１．４　）によッテも明
らかである。

さて、ここで−例としてとりあげるストライプ形蛍光面
を有するカラー陰極線管のシャドウマスクは、通常第５
図のような形をしている。シャドウマスク（２）は、実
質的に平行に配置された無数の長方形の孔（３）を有し
ており、いまこの長方形の長手方向をＹ方向とすると、
孔（３）はＹ方向には細いブリッジ（２３）を介して近
接して配置されており、Ｘ方向には孔（３）の幅の２倍
以上の幅のある電子ビームの不透過部分である帯状のシ
ャドウ部（２４）を介して間隔をおいて配置されている
。ブリッジ（２３）はシャドウマスク（２）自身の形状
を維持するために設けられている部分であって、色選択
の動作原理上は不要な部分であり、カラー陰極線管の明
るさの特性上からはなるべく細いほどよいとされている
。この部分が細いために、シャドウマスク（２）は先に
述べた強度的特性であるσＸがσＶよりかなり小さく、
一般にテレビジョン受像機などで使われているものは、
σＸ　：σｙ＝３．７程度とみられている。なお、ｘ、
ｙｙＪ向以外のσはσＸとσｙの中間の値をとる。

一方、シャドウマスク（２）の各部分の曲率Ｋｘ、Ｋｙ
はパネル（１）の内面形状、孔（３）の間隔、および一
般に複数本からなる電子銃（図示せず）の配置間隔など
で決まり、最近のカラー陰極線管にあっては、一般にＫ
ｘ　、Ｋｙともにシャドウマスクの全面にわたって一定
ではなく、ＫｘｓＫｙである。

さて、第５図に示したシャドウマスク（２）においては
、前述のようにσｚくσＶであるから、■式により、も
しＫｘ＜Ｋｙであれば、大きいＫＶが等何曲率Ｋに大き
く影響し、Ｋを比較的大ならしめることができる。しか
し、もしＫｘ＞Ｋｙであれば、せっかく大きいＫｘが、
σＸがσｙに比して相対的に小さいため、Ｋの値にあま
り影響せず、Ｋは比較的小さいＫＶによって小さい値に
おさえられてしまう。

ＫＶをＫｘより常に大きくできればよいが、先に述べた
ように、幾何学的曲率の決定に関係した定数は非常に多
く、自由に決定できないのが普通である。とくに最近の
カラー陰極線管にあっては、通常長方形をなすパネルの
長径方向が第５図のＸ方向に大略一致しているが、パネ
ルの蛍光面を設ける部分ができるだけ平担に見えるよう
パネルの内面の曲率を外観的要素によって決定すること
が多く、パネルのＸ方向の端ではパネルのＹ方向の曲率
を著しく小さくすることが試みられている。このため、
パネルの内面とある関係を保って・決められるシャドウ
マスクのＹ方向の曲率Ｋｙも小さくせざるを得ない場合
が多い（この場合でも、Ｋｘはかなり大きな値に設定す
ることが可能である）。

したがって、従来のシャドウマスクではＫｘ＞ＫＶで、
かつσｘくσｙの関係が余儀なくされる結果、平均曲率
にの値が小さなものとなり、このためドーミングの量が
増大して色ずれを生じるという欠点があった。

［発明の概要］ この発明は上記のような従来のものの欠点を解消するた
めになされたもので、Ｋｘ＞Ｋｙである場合にσＸを大
きくして平均曲率にへのＫｘの寄与、の度合を大きくす
ることにより、ドーミング量を減少させ、色ずれを抑制
して画質を改善できるカラー陰極線管用シャドウマスク
を提供することを目的としている。

［発明の実施例コ 第１図にこの発明によるカラー陰極線管用シャドウマス
ク（２）の実施例を示す０図において、孔（３）の配置
は第５図と同様であるが、ブリッジ（２３）が厚肉部（
２３ａ）を有しており、この部分は他の部分に比べて肉
厚が１．２〜２倍になるように形成されているのが特徴
である。

このような厚肉部（２３ａ）がブリッジ（２３）に設け
られていると、その曲げにくさを考えてみればわかるよ
うに、明らかにσＸは厚肉部（２３ａ）のない場合に比
べて大きくなっており、一方、σｙはほとんど変化しな
い。もともと、第５図の従来のシャドウマスクでσＸが
小さかったのは、ブリッジ（２３）が細いためにこの部
分が曲がりやすかったからであり、ブリッジ（２３）さ
え十分に強度が強ければσＸはかなり大きくすることが
できる。したがって、σＸを大きくできれば、（ｇ）式
の関係から等何曲率Ｋを大きくすることができ、これに
よってドーミングを小さくできる。

一例として、 Ｋ　ｘ　＝　１　／　ｌ１００ｍｍ＝　０．０００９１
　ｍ＋ａＫ　ｙ　＝　１　／　ｌ８００ｍｍ＝　０．０
００５６　ｍｍであるとき、もし厚肉部（２３ａ）がな
ければ、σメ：σｙ＝３ニアであるとすると、■式より
、３７ ３＋７　３＋７ ＝０．０００６７ｍｍ となる。これに対して、厚肉部（２３ａ）を設けたため
に、σ！　：σｙ−ｔ：ｔにできたとすると、同じく、
■式より、 １＋１　１＋１ ＝Ｏ，０００７４ｍｍ となり、ドーミングが等測的率に反比例するものとする
と、０．０００８７１０．０００７４　＝　０　、９０
となり、約１０％のドーミング量減少が期待できる。

なお、厚肉部（２３ａ）の実施態様は第１図のものに限
るものではなく、たとえば第２図に示すように、厚肉部
（２３ａ）がシャドウ部（２４）の１部にかかるように
してもよい。また、厚肉部（２３ａ）を設けることはシ
ャドウ部（２４）を薄く形成することと等価であるから
、実施に際してはそのようにしてもよい。

以」二の実施例では、ブリッジ（２３）の強度を増して
σＸを大きくするために厚肉部（２３ａ）を設けた例を
示したが、ブリッジ（２３）の厚みを増すかわりに幅（
第５図におけるＤ）を増すようにしてもよい。ここに実
施例として示したような長方形の孔（３）を有するシャ
ドウマスクにおいては、ブリッジ（２３）は電子ビーム
の利用率からいえばできるだけ幅が狭いほうがよく、普
通、８０〜１２０ｐｍの幅に形成される。しかし、この
幅はかなり自由に定めることができるものであるから、
１つのシャドウマスク」二においてＫ　ｘ＞Ｋ　ｙの部
分とＫｘくＫｙの部分とが混在している場合、前者の部
分におけるブリッジ（２３）の幅を後者の部分における
ブリッジ（２３）の幅よりも大きくすることによって、
σＸを大きくすることは可能である。

また、ブリッジ（２３）の強度を増してσ！を大きくす
る方法としては、上記のようにブリッジ（２３）の厚み
や幅を異ならせる以外に、ブリッジ（２３）を構成して
いる材料の性質を変化させる方法がある。一般に、シャ
ドウマスク（２）はブリッジ（２３）も含めて不純物の
少ない鉄で作られている。このようなシャドウマスク（
２）のブリッジ（２３）の部分のみに、炭素、窒素、ホ
ウ素等の非金属を含浸させるか、もしくはこれらの非金
属をブリッジ（２３）の材料である鉄との化合物として
入り込ませることによって、ブリッジ（２３）の強度を
著しく増大させることができる。

上記のような元素を鉄の中に入り込ませる方法としては
、雰囲気中で加熱する方法や、元素の減圧雰囲気中でグ
ロー放電を起し、生じたイオン雰囲気中に適当な印加電
圧を加えて材料を置く方法などが知られている。なお、
このような処理がブリッジ（２３）の部分のみに施され
るようにするには、処理の不要な部分を適当な方法によ
ってカバーしておけばよい。

［発明の効果］ 以上述へたように、この発明によれば、ブリッジにその
強度を増大させるための手段を施したことにより、シャ
ドウマスクのドーミングを減少させることができ、色ず
れのない良好な画質を実現ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるシャドウマスクの実施例を示す
部分拡大斜視図、第２図はこの発明の他の実施例を示す
部分拡大斜視図、第３図（ａ）、（ｂ）はシャドウマス
ク式カラー陰極話管におけるドーミング現象を説明する
ための図、第４図はシャドウマスクにおける座標系を説
明するための図、第５図は従来のシャドウマスクを示す
部分拡大平面図である。 （１）・・・パネル、（２）・・・シャドウマスク、（
３）・・・孔、（２３）・・・ブリッジ、（２３ａ）・
・・厚肉部。 なお１図中同一行号は、同一または相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄 第１図 第２図 第３図（ａ）　第３図（ｂ） 第４図　第５図 ４ 手続補正書（自発） 昭和　５覧　９月２０日 １　事件の表示　特願昭５９−０９３４７６号２、発明
の名称 カラー陰極線管用シャドウマスク ３　補正をする者 ５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。 ６、補正の内容 （１）　明細書をつぎのとおり訂正する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）パオルの内面に配置され、無数の規則正しい孔か
   ブリッジを介して列を作るように配置されていて、パネ
   ルに向って凸な曲面に成形された部分を有し、上記曲面
   上の一点に法線を立ててこれをＸ軸とし、このＸ軸に垂
   直でかつ上記孔の列方向にＹ軸、またＸ軸およびＹ軸に
   垂直にＸ軸をそれぞれ定め、上記曲面をＸ−Ｚ平面で切
   断したときす３口に現われる曲線の曲率をＫｘとし、上
   記曲面をＹ−Ｚ平面で切断したとき切口に現われる曲線
   の曲率をＫＶとしたとき、Ｋｘ＞Ｋｙの部分において、
   上記ブリッジにその強度を増大させるための手段を施し
   たことを特徴とするカラー陰極線４ｄ・用シャドウマス
   ク。
2. （２）　Ｋ　Ｘ　＞　Ｋ　’Ｉの部分において、ブリッ
   ジに厚肉部を形成した特許請求の範囲第１項記載のカラ
   ー陰極線管用シャドウマスク。
3. （３）Ｋｘ＞Ｋｙの部分において、ブリッジに炭素、窒
   素、ホウ素等の非金属を含浸させるか、もしくはこれら
   の非金属をブリッジの材料との化合物として入り込ませ
   た特許請求の範囲第１項記載のカラー陰極線管用シャド
   ウマスク。
4. （４）Ｋｘ＞Ｋｙである部分のブリッジの幅を、それ以
   外の部分におけるブリッジの幅よりも大きくした特許請
   求の範囲第１項記載のカラー陰極線管用シャドウマスク
   。