JPS61259439A - 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］ 本発明は、カラー受像管にお１プるシャドウマスクに関
する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 一般にカラー受像管は、第３図に示すように、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
構成されている。

全体がガラスで形成された外枠４のパネル１の内面には
、電子ビーム５が射突した際、赤、緑および青のそれぞ
れの色に発光するストライブ状蛍光体スクリーン６が設
けられ、またネック３には、パネル１の水平軸線に沿っ
て１列に配列され、赤、緑および青に対応する３本の電
子ビーム５を射出するインライン型電子銃７が内装され
ている。またストライブ状蛍光体スクリーン６に近接対
向して多数の透孔が穿設されたシャドウマスク８が配　
′設されている。このシャドウマスク８の外周部にはパ
ネル１の外径に対応して折曲げられたスカート部９が形
成されており、このスカート部９は断面り字形の枠から
なるマスクフレーム１０に固着され、さらにこのマスク
フレーム１０はスプリング１１を介してパネル１の内面
にうめこまれたビン（図示せず）で係止されている。

このようなカラー受像管において、インライン型電子銃
７から射出された３本の電子ビーム５はファンネル２の
近傍の外部に配置された偏向装置（図示せず）によって
偏向され、矩形状のパネル１に対応する矩形の範囲を走
査され、かつシャドウマスク８の透孔を介して色選別さ
れ、赤、緑および青それぞれの色に発光するストライブ
状蛍光体スクリーン６に正しく対応射出されカラー映像
を現出させる。

ここでシャドウマスク８の透孔を通過する有効電子ビー
ム聞は１／３以下であり、残りの電子ビーム５はシャド
ウマスク８に射突して、熱エネルギーに変換されシャド
ウマスク８を８０℃近くまで加熱する。シャドウマスク
８は、一般に０〜１００℃での熱膨張係数が大きい鉄（
１，２Ｘ１０−５℃゛１）を主成分とする冷間圧延鋼か
らなり、厚さが０．１〜０．３ｎの薄板から形成されて
いる。またこのシャドウマスク８のスカート部９を支持
するマスクフレーム１０は厚さ　１ｎ前後の強固な断面
り型の黒化処理を施された同じく冷間圧延鋼から形成さ
れているので、加熱されたシャドウマスク８は、容易に
熱膨張するが、その外周部は黒化処理を施された熱容量
の大きいマスクフレーム１０に対接しているため、輻射
や伝導によりシャドウマスク８の周辺部からマスクフレ
ーム８に熱が移動し、シャドウマスク８の外周部の温度
が中央部よりも低くなる。このためシャドウマスク８の
中央部と外周部とに温度差を生じ、相対的に中央部が加
熱膨張される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８とストライブ状蛍光体スクリーン６
との距離が変化し、電子ビーム５の正確なランディング
が乱され、色純度の劣化を生ずる。このような現象をミ
スランディングと呼び、特にカラー受像管の動作初期に
おいて顕著に発生する。

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ときは、シト
ドウマスク８に高電子流密度の電ｒビームが部分的に放
射され、その部分が加熱膨張し、局部的なドーミング現
象が生ずる。

このようなカラー受像管のドーミング現象は、一般にシ
ャドウマスクの電子ビームが放射される面に結晶性鉛ホ
ウ酸塩ガラスを主成分とする層を設け、さらにその表面
に導電率が１０−５〜１０４Ω−１１１−１の被覆層を
形成すれば有効に防止できることが知られている。この
シャドウマスクは次のように製造されている。まずシャ
ドウマスクの電子ビームが放射される面に結晶性鉛ホウ
酸塩ガラス層を形成した後、その表面にニトロセルロー
スと結晶性鉛ホウ酸塩ガラス微粉末と導電性物質（酸化
錫または銅）微粉末と酢酸ブチルとからなる混合材料を
塗布し、乾燥後４３０〜４４０℃に加熱焼結して導電率
が１０−５〜１０−＋ｚΩ−１！ｌ−にの表面被覆層を
形成する。このとき表面被覆層の導′３１率が１Ｑ−＋
１Ω−１１−１より小さければ、表面被覆層が電子ビー
ムの射突によって帯電し、後から来る電子ビームに影響
を及ぼしその軌道を変化させるいわゆるミスランディン
グの原因となる。また表面被覆層の導電率が１０−５Ω
−１１１−１より大きい場合には、局部的に高い電流密
度の部分が生じる場合があり、この場合は、ミスランデ
ィング防止効果が失われる。つまり局部的に高い電流密
度が発生してドーミング現象が充分抑制できなかった場
合には、その結果生ずる電子ビームの管軸から遠ざかる
方向への移動を電流密度の大きさに対応して表面被覆層
に生じる帯電現象の効果によって管軸に近づく方向に修
正することができるが、表面被覆層の導ｆｆｉ率が１０
−５０−１　ｍ−１より大きい場合には、このような帯
電現象が発生せず、局部的高電流密度に対するミスラン
ディング防止効果が失われる。さらに表面被覆層とシャ
ドウマスクとの間に結晶性鉛ホウ酸塩ガラス層を介在さ
せるが、これは結晶性鉛ホウ酸塩ガラスの４４０℃付近
での熱膨張係数がシャドウマスクの熱膨張係数よりわず
かに小さいためシャドウマスクと表面被覆層との間にこ
の結晶性鉛ホウ酸塩ガラス層を介在させることにより表
面被覆層の熱膨張による変形がこの結晶性鉛ホウ酸塩ガ
ラス層に残留歪として残り、シャドウマスクに変形を生
じさせないため、ドーミング現象を効果的に防止するこ
とができる。

しかしながら、シャドウマスクに径が約２００μｍの多
数の透孔が設けられていて、これらの透孔はただの１つ
でも閉塞されると、その部分に対応した蛍光面が発光し
なくなるため、そのシャドウマスクｔよ使用することが
できなくなる。また透孔をまったく閉塞することなくシ
ャドウマスクに結品性鉛ホウ酸塩ガラスを主成分とした
混合材料を塗布づることが、技術的に極めて困難である
。このような困難であるにもかかわらず、上述した方法
においては、シャドウマスクの表面に組成の異なる２層
の被覆層を形成しなければならないため、シャドウマス
クのＩ造工程が長くなるばかりでなく、不良発生率がき
わめて高くなり、ひいてはコストアップにつながるとい
う問題があった。

また表面被覆層を形成する際、酸化錫等のＳ電性物質微
粉末を結晶性鉛ホウ酸塩ガラス中に均一に分散させるこ
とは非常に困難なことであり、しばしば表面被覆層表面
に導電性物質粉末の二次粒子からなる導電性物質塊を生
じ表面被覆層の導電率がバラツキ、ざらにこの導電性物
質塊は、絶縁性の高い結晶性鉛ホウ酸塩ガラス層上に点
在し、てれ以外の周辺の表面波Ｍ層中の導電物質の含有
割合いは相対的に低下させ、導電率をも低下させるとい
う問題もあった。

さらにこのような導電性物質塊の生じたシャドウマスク
をカラー受像管に組込んだ場合、局部的高電流密度の電
子ビームの射突を受け、導電性物質塊が負に帯電し、こ
の導電性物質塊が透孔の近傍に位置している場合には、
この負の帯電による透孔周辺の電界の不均一さから電子
ビームのミスランディングを１６りことになるが、この
現象の原因となる導電性物質塊の生成は、導電性物質が
４３０〜４４０℃の加熱焼結温度では、結晶性鉛ホウ酸
塩ガラスや酢酸ブチル等の分散媒と相溶性を持たないた
め塗布方法の改善等では充分に防止することができない
という問題もあった。

［発明の目的］ 本発明は、このような事情に対処してなされたもので、
効果的にドーミング現象を防止し、またシャドウマスク
の電子ビームが放射される面の導電率のバラツキをなく
し、ミスランディングから生じる画像の色ずれ等による
色純度の劣化を″防止し、さらにまた製造工程が短く、
製造する際、不良率が低いことによりコストダウンした
シャドウマスクを提供することを目的とする。

［発明の概要］ すなわち本発明のシャドウマスクは、多数の透孔の穿設
されたシャドウマスク基板の電子ビームが射突される面
に、結晶性鉛ホウ酸塩ガラスと有機高分子化合物とから
なる被膜の加熱焼結による導電性のガラス層が形成され
てなることを特徴としている。上記結晶性鉛ホウ酸塩ガ
ラスと有機高分子化合物とからなる被膜は、結晶性鉛ホ
ウＭ塩ガラス１００重量部に対し、有機高分子化合物５
〜２０！Ｉ！量部の比率となるよう有機溶剤と混合した
組成物を塗布し、乾燥させることにより形成させること
ができる。上記有機高分子材料としては、４２０℃以下
の分解温度を有するものが適しており、このような有機
高分子材料としては、例えばポリビニルメチルエーテル
、ポリビニルピロリドンあるいはポリビニルアルコール
を例示することができる。上記被膜は４２０℃以上で焼
結することにより、イｉ′４Ｍ高分子材料が分解して炭
素となり、導電率力、１０−’　〜１Ｏ−１ｚＱ　−’
　ｒｓ　−”Ｔ：　アル導電性ツカラス層が形成される
。

［発明の実施例］ 以下、本発明を２１インチ型カラー受像管用のシャドウ
マスクに適用した例について説明する。

実施例１ 第１図に示すように、多数の透孔１２の穿ｇＱされたシ
ャドウマスク基板１３の電子ビームが射突される面Ａに
、結晶性鉛ホウ酸塩ガラスの５０重＆部と、炭化物が加
熱分解により生成されるポリビニルメチル１−チルの８
重ｄ部と、このポリビニルメチルエーテルを溶解するト
ルエンの４２重量部とからなる北合材料を塗布し、室温
で乾燥することにより形成した。その後、第２図に示す
ように、第１段階として室温から４００℃になるまで８
℃／−分の加熱速度で加熱しく第２図−Ａ）、第２段階
として４００℃から４４０℃になるまで３℃／分の加熱
速度で加熱しく第２図−Ｂ）、第３段階として４４０℃
にて６０分間加熱しく第２図−Ｃ）、第４段階として４
４０℃から室温になるまで３℃／分の冷ＩＪ速度で徐々
に冷加する（第２図−Ｄ）温磨スケジコールで加熱焼結
し、膜厚が約１５μｍで、導電率が約ｉ　Ｑ−ＩｌｌΩ
−１１１−１のガラス層１４を形成した。

ここでシャドウマスク基板１３に塗布された混合材料は
、室温で乾燥され、被着された段階において、結晶性鉛
ホウ酸塩ガラス粉末粒子の１個１個の表面が溶解性有機
高分子化合物であるポリビニルメチルエーテルで覆われ
、次に加熱につれて３００℃前後でポリビニルエーテル
から加熱分解により炭化物を生成しはじめ、さらに結晶
性鉛ホウ酸塩ガラスの溶融が開始する４２０℃までには
結晶性鉛ホウ酸塩ガラス粒子の表面は、ポリビニルメチ
ルエーテルから加熱分解により生成された炭化物で覆わ
れることになる。一方溶融状態の結晶性鉛ホウ酸塩ガラ
スは、還元雰囲気中において主成分である酸化鉛ＰｂＯ
が容易に還元されて金属状のＩＰｂが生成される。また
溶融状態の結晶性鉛ホウ酸塩ガラスはその周囲が還元剤
である炭化物に覆われているため、酸化鉛は次式のよう
に還元され金属状の鉛が生成される。

２Ｐｂ　Ｏ＋Ｃ４２Ｐｂ　＋ＣＯ２ｔ このようにして金属状の鉛に変化する酸化鉛は全結晶性
鉛ホウ酸塩ガラス量の２％程度であるが、生成される金
属鉛の被覆層内における分布状態は極めて均一であるた
め、同じく均一に分布存在する炭化物とともに作用して
導′Ｋｉ串が均一な導電性のガラスｆｆ１１４が形成さ
れる。また形成されたガラス層１４の導電性物質の含有
率が非常に小さく、このガラス層１４の４４０℃付近に
おける熱膨張率は、結晶性鉛ホウ酸塩ガラスの熱膨張率
とほぼ等しいのでドーミング現象を効果的に防止するこ
とができる。また従来の技術に４３いてはこの不良発生
率が極めて高い塗布工程が２度あったが、本発明におい
てはこの塗布工程を１回とし塗布工程によるシャドウマ
スクの不良発生率をほぼ半減させることができる。

この実施例の効果を確認するため、このシトドウマスク
を組込んだ２１インチ型カラー受像管を陽極電極２５ｋ
　Ｖ、陽極平均電流１５００μＡで動作させ、動作開始
５分後の電子ビームの水平方向最大移動ｍを画面中心か
ら水平方向に約１４０鮪の最もドーミングの生じやすい
部分でチェックした。

なおこのカラー受像管の仕様は以下の通りである。

シトドウマスクの水平曲率半径・・・約１０１００Ｏ蛍
光面のストライブ型 蛍光体細条の水平方向ピッチ・・・・・・約２２０μｍ
蛍光体細条間の光吸収帯の幅・・・・・・約１００μｍ
電子ビーム移動量の許容値・・・・・・・・・約６０μ
ｍこのようなカラー受像管の電子ビーム移動ｍは、従来
のシャドウマスクを用いたカラー受像管と同等の約５０
μｌを示し、許容値の範囲内にあることが確認された。

またこのシャドウマスクを組込んだ２１インチ形カラー
受像管の１１ｉ産試作を行なった結果、従来技術では導
電物質塊に起因する不良、つまり、電子ビーム移動量れ
がｚ′Ｆ容値の６０μ頂より大きい部分があるシャドウ
マスクの不良率は約５％であったのに対し、本実施例に
おいては、約１／１０である０、５％になった。また透
孔閉塞に起因したシャドウマスクの不良率は、従来技術
では約１４％であったのに対し、実施例においては約７
％に減少した。

実施例２ 結品性鉛ホウ酸塩ガラス粉末の５０重量部と、炭化物が
加熱分解により生成されるポリビニルビロリドンの５重
Ｍ部と、このポリビニルピロリドンを溶解するメタノー
ルの４５ｍｆＭ部とからなる混合材料を用い、上述した
実施例１と同様の茶漬によりシトドウマスク基板１３に
ガラス層１４を形成した。このシトドウマスクを実施例
１と同一のカラー受像管に組み込み、同一の条件により
測定した結果、導電率は３ｘ　１Ｏ−１ｏＯ−’璽−１
となり、電子ビーム移動量は約５０μ璽となった。また
量産試作を行なった結果、電子ビーム移！ｌＪ量が許容
値の６０μｍを超える不良の発生率は０．８％となり、
透孔閉塞に起因したシャドウマスクの不良率は７％であ
った。

実施例３ 結晶性鉛ホウ酸塩ガラス粉末の５０重量部と、炭化物が
加熱分解により生成されるポリビニルアルコールの３重
量部と、このポリビニルアルコールを溶解する水の４７
重量部とからなる混合材料を用い、実施例１と同様の条
着によりシトドウマスク基板１３にガラス層１４を形成
した。このシャドウマスクを実施例１と同一のカラー受
像管に組み込み、同一の条件により測定した結果、導電
率は１０−９Ω−１１１−１となり、電子ビーム移動量
は約４９μｌとなった。また量産試作を行なった結果、
電子ビーム移０闇が許容値の６０μ而を超える不良の発
住率は０．４％となり、透孔閉塞に起因した不良率は９
％であった。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のシャドウマスクによれば、
シャドウマスクの熱膨張率が非常に小さいので、ドーミ
ング現象を防止することができ、またシャドウマスクの
電子ビームが放射される面の導電率のバラツギが非常に
小さいので、ミスランディングから生じる画像の色ずれ
等による色純度の劣化を防止でき、さらにまたシャドウ
マスクに混合材料を塗布する工程が１度ですむため、製
造の際、工程が削減され、また不良率が低減され、しい
てはコストダウンされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の詳細を示す図、第２図は本発
明の実施例において混合材料を加熱焼結する温度と時間
の条件を示す図、第３図はカラー受像管の構造を示す図
である。 １２・・・・・・・・・透孔 １３・・・・・・・・・シャドウマスク基板１４・・・
・・・・・・導電性のガラス層出願人　　　　　株式会
社　東　芝 代理人弁理士　　須　山　佐　− 第１図　１３ 時間　　　　　（匍 第２図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の透孔の穿設されたシャドウマスク基板の電
   子ビームが射突される面に、結晶性鉛ホウ酸塩ガラスと
   有機高分子化合物とからなる被膜の加熱焼結によって形
   成された導電性のガラス層を具備することを特徴とする
   シャドウマスク。
2. （２）加熱焼結前の被膜の有機高分子化合物の含有割合
   が結晶性鉛ホウ酸塩ガラス１００重量部に対し、５〜２
   ０重量部である特許請求の範囲第１項記載のシャドウマ
   スク。
3. （３）有機高分子化合物が、４２０℃以下の分解温度を
   有する特許請求の範囲１項または第２項記載のシャドウ
   マスク。
4. （４）有機高分子化合物が、ポリビニルメチルエーテル
   、ポリビニルピロリドンあるいはポリビニルアルコール
   である特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１
   項記載のシャドウマスク。
5. （５）加熱焼結温度が、４２０℃以上である特許請求の
   範囲第１項ないし第４項のいずれか１項記載のシャドウ
   マスク。
6. （６）形成された導電性のガラス層の導電率が、１０＾
   −＾５〜１０＾−＾１＾２Ω＾−＾１ｍ＾−＾１である
   特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項記載
   のシャドウマスク。