JPS61281437A - 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減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おる。

〔発明の技術的背景と問題点〕

一般にシャドウマスク盟カラー受像管は、第４図に示す
ように、実質的に矩形状のパネル（１）と、漏斗状のフ
ァンネル（２）及びネック（３）から真空外囲器が構成
されている。そしてパネル（１）の内面には赤、緑及び
背に夫々発光するストライプ状の螢光体層からなる螢光
体スクリーン（４）が被着形成され、ネック（３）には
パネル（１）の水平軸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（５）を射出するい
わゆるインライン型電子銃（６）が配設されている。ま
た螢光体スクリーン（４）Ｋ近接対向した位置には、多
数のスリット状の開孔が垂直方向に配列されこの垂直配
列が水平方向に多数配列されたシャドウマスク（７）が
マスクフレーム（８）によって支持固定されている。さ
らにマスクフレーム（８）は弾性部材（９）を介してパ
ネル（１）の直立縁部内壁に埋め込まれたビン（１１で
係止され、支持されている。

３本のインライン配列の電子ビーム１５）ハフアンネル
（２）の外部の偏向装置（Ｌｚ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し、かつ
シャドウマスク（力の開孔を介して色選別されてストラ
イプ状螢光体層にランディングし、力２−映像を再現さ
せるよう釦なっている。また、電子ビームは地磁気等の
外部磁界の影響を受はストライプ状螢光体層に正確にラ
ンディングしない場合があり、再現映倫の色純度が劣化
するのを防止するためファンネル（２）内部に強磁性金
属板よりなる磁気遮蔽体αυがフレーム（８）を介して
係止されている。ここでシャドウマスク（７）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（７）は一般に０
〜１００℃での熱膨張係数が１．２Ｘ　］　ｏ−’／”
０と大きい鉄を主成分とするいわゆる冷間圧延鋼からな
る厚さＱ、ｌｓｎｗＱ、３ｍの薄板から形成されており
、このシャドウマスク（７）のスカート部を支持するマ
スククレーム（８）は厚さｌａ１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（７）ハ容易
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（８）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ク
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（７）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（７）と螢光体スクリーン（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乱
され色純度の劣化を生ずる。このようなドーミングによ
るミスランデ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。ま九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
係数は極めて小さｂ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から遠ざかる方向に放射
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
造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螢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
速電界によりミスク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に各色発光螢光体群の各螢光体間にの
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対しては前述
の理由からあまり有効ではない。

以上３つの欠点を総じると、前記特公昭５７−１８８２
４号公報では、シャドウマスクのドーミングに伴なうミ
スランディングを電子吸収層の負帯電による減速電界で
減少させると云う定性的急回は述べられているが、ミス
ランディングの経時★化の時定数と減速電界による補正
の経時変化の時定数の定量的関係については全く触れら
れておらずその実用性には疑問が残る。さらに第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螢光体間に光
吸収層を設けさらに全面ＫＡｌ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、緑及び背と光
吸収層を形成するためにシャドウマスクを合計４口説着
して光露光法を用いて螢光面を形成するが、この電子吸
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Ｋはスクリーン完
成後更にシャドウマスクの脱着操作を少なくと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スク
リーン上の螢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電子吸収層を設け、シ
ャドウマスクの熱変形すなわちドーミングに伴なう電子
ビームの変位の時定数と電子吸収層の帯電による補正、
すなわち電子ビームの変位の時定数をほぼ等しくして電
子ビームの変位すなわちミスランディングを効果的に抑
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全体構成についての詳細な説明は省
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材厚０．２５ｍの冷間
圧延鋼よりなるシャドウマスク（７）の電子銃側主面に
ＳｎＯ，を含んだ例えば鉛ほう酸塩ガラスを主体とする
被覆層が形成される。この被覆層は、例えばｐｂｏ　：
約７５ｗｔ％、Ｂ、０３：約９ｗ１％、ｓｉ□。

：約２％ｗｔ％を少なくとも含む鉛ほう酸塩ガラスとＳ
ｎＯ，：約９５％Ｗｔｌにｓｂ、ｏ、　：約５１１ｗｔ
１を添加したものとのｉｎ比が９０％：１０％からなる
ものである。このような鉛ほ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ｆシ好ましくない。簡便で量産性に富む
方法としては、例えばニド四セルロースを数チ溶かした
酢酸ブチルアルコール溶液で溶かされた鉛ほう酸ガラス
をスプレー法で塗布する方法である。

このように鉛ほ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、シャドウマスク（５）の電子銃側にガ
ラス化された鉛ほう酸塩ガラス層が形成できる。この鉛
ほう酸塩ガラスはＰｂＯの重量パーセントが４４〜９３
％の範囲でガラス化するが、結晶化に対し安定なのは７
０〜８５％であり、この範囲が量産に適している。また
、一般に金属とガラスを封着する場合ガラスに無理な歪
力がかからないようにすることが必要である。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
て封着後ガラスにわずかに圧縮応力が加わっている状態
にすることがよいので、ガラスの熱膨張よりも封着金属
のそれがわずかに大きい方が好ましい。一般に冷間圧延
鋼板よりなるシャドウマスク（７）の熱膨張係数は約１
．２　Ｘ　１０−’／’Ｏであるが、前記ＰｂＯの重量
パーセントが７０〜８５チの鉛ほう酸塩ガラスの熱膨張
係数は０．７〜１．２　Ｘ　１０”−’／℃であり、冷
間圧延鋼板のシャドウマスクに封着するのに非常に適し
ている。ところでこのような鉛ほう酸塩ガラスを結晶化
するためには、６００〜４５０　’Ｏ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７アンネル（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（７）とマスクフレーム
（８）との結合体のスタビ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Ｃ
ｕＯを鉛ほ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恍射突した時の状態につい
て第１図及び第２図を用いて説明する。図中同一符号は
同一部分を示し第２図は第１図の（人）部近傍を示す。

第１図及び第２図において、シャドウマスク（力がドー
ミング現象を生じていない状態での電子ビーム（５）は
スクリーン（４）の所定位置（イ）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（７ａ）が熱状態の電子
ビーム（５ａ）はシャドウマスク（７ａ）のドーきング
と共に管軸一方向に移動し、電子ビームのランディング
地点も翰から（２０ａ）へ移動する。即ち本来地点−へ
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（２０ａ）にミスランディングし、地点
（至）と（２０ａ）のミスランディング量が各色発光螢
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透孔部分（１３
には電子吸収層ａ４が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。このことは、この電
子吸収層は電子の侵入する平均深さ程度又はそれ以上の
厚さ、本実施例では約２０μｍを有すると共に一次電子
エネルギー、通常は２０　ＫｅＶ乃至３０ＫｅＶＫ対し
１以下の二次電子放出係数を有することを意味する。そ
してこの負の帯電、特にシャドウマスク（７）の透孔（
Ｌ！９の管軸−側の表面に帯電した負電荷は電子ビーム
（５）を管軸αｅより遠ざかる方向に軌道（５ｂ）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
グ地点端より管軸住ｅ方向に移動する筈の電子ビームの
ランディング地点（２０ａ）を再び元のランディング地
点端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きスランデイングを抑
制減少させることができる。このようなミスランディン
グ抑制作用は電子吸収層（１４が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電子吸収層側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
。換言するとこのようなドーミング抑制を行なう場合、
ドーミングに伴なうミスランディングの時定数τＤと、
電子吸収層の抑制作用の時定数τＢを対応させることが
重要となる。すなわち抑制作用の時定数τＢがミス２ン
デイングの時定数τＤより大きい場合は抑制作用が時間
的に連れて充分その効果が表われず、一方逆に抑制作用
の時定数τ８がミスランディングの時定数τＤより小さ
い場合は、抑制作用がミスランディングより早く始まり
、極端な場合はこの抑制作用により電子ビームの変位が
ミスランディングとは反対の方向へ大きく生じて逆にミ
スランディングを生じてしまう。

そこで本発明者らが行なった実験結果をもとにさらに詳
細に説明する。第３図は四インチ型１１０度偏向のカラ
ー受像管を通常の高圧２５ＫＶ　、ビーム電流１５００
μ人のテスト信号で動作させた時のスクリーンの中心よ
り１８０１３１離れた水平線上の点における電子ビーム
の変位を測定したもので、横軸に動作経過時間ｔ（秒）
を、縦軸に電子ビームの変位量ΔＳすなわちミスランデ
ィング量の変化を示している。またこの電子ビームの変
位が螢光体スクリーン中心から水平方向に遠ざかる方向
を正とし、逆にスクリーンの中心に向う動きを負として
表わした。

第３図の特性１は、材厚０．２５ｍの冷間圧延鋼板より
なるシャドウマスクを使用した従来のあインチ型カラー
受像管のドーミングによる電子ビームの変位の経時変化
を示している。一般Ｋ、このような飽和現象は次式で表
わされている。

Δｓ＝ｋ　（１−ｅｘｐ（−−）　）　　・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（１）τ ただし、ｋは定数、τは時定数である。この（１）式を
用いて、特性■を表わすと次のように近似できる。

Δｓ（ｘ）＝１ｓｓ（１−ｅｘｐ（−ｇ−５−））　・
−・−（２）すなわち、従来の冷間圧延鋼板のシャドウ
マスクを有する四インチ厖カラー受像管のドーミングに
伴なうミスランディングの経時変化は時定数が約５０秒
の飽和現象である。−力特性１は前述した本発明による
シャドウマスクを有するあインチ型カラー受像管のドー
ミングによる電子ビームの経時変化であり、これを（１
）式を用いて表わすと次のように近似できる。

Δ８（厘）＝９３（１−ｅｘｐ（−Ｈ））　　　　−・
−−−−・・−（ｓ）すなわち、本発明によるシャドウ
マスクを適用することにより、電子ビームの変位量は約
４０ｑｂ改善されていることが明らかである。ところで
、第３図における特性Ｉと特性璽の差が本発明による電
子吸収層の帯電のための抑制作用効果量であり、それを
示したのが特性■である。この特性Ｉも（１）式を用い
て表わすと次のように近似できる。

Δｓ（ｉ）＝−ｓ３（１−ｅｘｐ（−ｇ））　−（４）
すなわち、本発明による電子吸収層を有したシャドウマ
スクのドーミングに伴なうミスランディングの抑制効果
はシャドウマスクのドーミングに伴なうミスランディン
グの時定数と同一の時定数で作用していることが確認さ
れた。尚電子吸収層の抑制作用の時定数はシャドウマス
クのドーミングに伴なうミスランディングの時定数と実
質的に同一とすることが望まし込が、ミスランディング
の時定数の２０チ以内であれば実用上は問題なくミスラ
ンディングを抑制させることができることも確認された
。従って、時定数がほぼ等しいとは実質的にこの範囲の
数値を意味する。一方、現在一般に実用化されているカ
ラー受像管のシャドウマスクの材厚は０．１乃至０．３
ＪＩｌであシこの範囲のシャドウマスクのドーミング〈
よるミスランディングの時定数は３０秒乃至（社）秒で
あることが実験により判明した。このような時定数を有
するミスランディングを実施例に示すようなＳｎＯｉ含
む鉛ほう酸塩ガラスよりなる電子吸収層で抑制する場合
は、この８ｎＯ１の含有量で、その比抵抗値を変化させ
てその時の定数を決定することができる。本発明者らの
検討によれば８ｎＯ，が５重量係乃至２０重量％の範囲
にあれば２０％の範囲内とすることが可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明纜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
のドーミングに伴なう電子ビームのｉスランデイングを
効果的に抑制減少して色ずれ中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図は本発明による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２図は第１図のＡ部を拡大して
示す拡大模式図、第３図はシャドウマスクのドーミング
による電子ビームの移動を説明するための特性図、第４
図はシャドウマスク凰カラー受偉管の構成を示す概略断
面図である。 ｆｌ）・・・パネル　　　　　　＜２）・・・ファンネ
ル（３）・・・ネック　　　　　　（４）・・・スクリ
ーン（７）・・・シャドウマスク　　（６ン・・・電子
銃（８）・・・フレーム　　　　　（５）・・・電子ビ
ームＩ・・・電子吸収層　　　　住り・・・透孔代理人
　弁理士　則　近　憲　佑　（ほか１名）１Ｂ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）発光色の異なる螢光体群の形成されたスクリーンと
   このスクリーン上の螢光体を選択発光せしめる電子銃と
   前記スクリーンに近接対向し多数の透孔の穿設された主
   面を有しこの主面の前記電子銃側に電子吸収層を有する
   シャドウマスクとを少なくとも備えたカラー受像管にお
   いて、前記シャドウマスクの熱変形に伴なう電子ビーム
   の変位の時定数が前記電子吸収層の帯電に伴なう電子ビ
   ームの変位の時定数とほぼ等しいことを特徴とするカラ
   ー受像管。 ２）前記電子吸収層が少なくともＳｎＯ＿２を含む鉛ほ
   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
   第１項記載のカラー受像管。 ３）前記ＳｎＯ＿２の添加量が５乃至２０重量％である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のカラー受
   像管。