JPS62110240A - カラ−受像管及びその製造方法 - 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】 （発明の目的） （産業上の利用分野） 本発明はシャドウマスク型カラー受像管に係り、特にそ
のシャドウマスクに関するものである。

（従来の技術） 一般にシャドウマスク型カラー受像管は管内に３本の電
子ビームを発生する電子銃と、この電子ビームを選択的
に色別に振分けるシャドウマスクと、ビームの励起によ
り赤、緑、青３色に発光する蛍光体スクリーンを有して
おり、スクリーンに映出される画像を外囲器のパネルを
通してＩ察できる構造となっている。シャドウマスクに
は多数の透孔が設けてあり、スクリーンの各色蛍光体パ
ターンと、これら孔とが精密に対応している。しかして
、透孔を通過する有効電子ビーム量は受像管の動作上１
７３以下で残りの電子ビームはシャドウマスクに射突し
て熱エネルギーに変換され、一般テレビの動作中では８
０℃程度までシャドウマスクを加熱させる。また、航空
機のコックピットなどの計示用に使用される特殊なカラ
ー受像管では、時として２００℃前債まで、シャドウマ
スクの温度が上昇りることもある。シャドウマスクは、
一般に熱膨張係数が１．２Ｘ　１０−５　／℃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ざ０．
１端〜０，３＃の薄板から形成されており、このシャド
ウマスクのスカート部を支持するマスクフレームは厚さ
１Ｍ前後の強固な断面り字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。

従って、加熱されたシャドウマスクは容易に熱膨張を生
ずるが、その周辺部は黒化処理を施された熱容量の大き
なマスクフレーム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、シャドウマスクと
蛍光体スクリーンとの４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。また、
映像＠Ｐ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部が生じ、局部的なドーミング
現象を起こす。

このようなカラー受像管のドーミング現象に対しては、
シャドウマスクの中央部からの熱の放剖の促進という観
点より多数の提案がなされている。

例えば、米国特許第２８２６５３８号では、シャドウマ
スクの熱放射を促進すべくシャドウマスクの表面に黒鉛
よりなる黒色層を設ける提案がなされている。このよう
なカラー受像管ではこの黒６［が良好な放熱器として作
用するのでシャドウマスクの温度は低下する。しかし、
黒鉛より成る黒色層は、−面次のような欠点も有してい
る。すなわち、カラー受像管の製造工程中の熱工程での
熱サイクルにより黒色層の密着性が劣化し、カラー受＠
答に振動が与えられると一部が剥離して微小片が脱落す
ることがある。このようにして生じた脱落黒色層は、シ
ャドウマスクに付着すると孔詰りを生じて蛍光面におけ
る画像特性を劣化させ、また電子銃に付着すると、Ｎ極
間のスパークを誘発して耐電圧特性を劣化させるなどカ
ラー受像管の品質を著しく低下させる。

一方、本出願と同一出願人により、シャドウマスクの表
面に鉛はう酸塩ガラスを＾温加熱ｆｆｉ理により封着接
合して、このドーミング現象を抑制すると古う提案も特
願昭５８−１４８８４３号で行われている。しかし、シ
ャドウマスクの表面に封着接合されたガラス層に原子番
号の非常に高い鉛が含まれるため、シャドウマスクに射
突する電子の弾性反射を低減することが難しい。特公昭
４９−１４７７７号公報では、このような電子散乱を防
ぐ一方法として、電子透過孔付近をニッケル鍍金する方
法が提案されているが、製造方法が複雑すぎて実用的で
なく、また、透過孔以外のシャドウマスク面での電子散
乱が→−分に解消できない。電子散乱はスクリーン上の
不所望な部分を発光させるため、画像のコンｌ−ラスト
を劣化させ、また色純度を低減させるという問題がある
。

（発明が解決しようとする問題点） このように、シャドウマスク表面に黒色層やガラス層を
設けるか、あるいはニッケル鍍金するだけでは電子ビー
ム射突によるドーミング現象の抑制効果が十分でない上
にざらに膜剥れや電子散乱おるいは製造が複雑である等
の問題がある。

本発明は、シャドウマスク表面の電子ビームの弾性反射
を低減し、かつ電子ビーム射突によるシャドウマスクの
発熱にともなう膨張を抑えて、画像のコントラストおよ
びビュー・リテイドリフト特性を改善したカラー受像管
を得るものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は蛍光体スクリーンと、このスクリーンに近接し
て設けた多数の透孔を有するシャドウマスクと、このシ
ャドウマスクの前記蛍光体スクリーンと反対側に設けた
電子銃とを備え、電子銃から発射された電子ビームをシ
ャドウマスクの透孔を介してスクリーンに射突させるカ
ラー受像管において、シャドウマスクの表面の少なくと
も一部に、バインダーとして、非晶質の金属酸化物、非
晶質の水酸化金属物および両者の混合物のうちいずれか
一つを用い、金属、あるいは金属の酸化物、炭化物、窒
化物のうらいずれか一つを含んだ層を形成したものでお
る。ざらに、このシャドウマスクの製造が、まず、シャ
ドウマスクに多数の透孔を穿設する工程と、シャドウマ
スクを所定の形状に成形する工程と、シャドウマスクの
表面に金属アルコキシド化合物を含む懸濁液を塗布する
工程と、シャドウマスクを熱処理する工程とを備えたカ
ラー受像管の製造方法にある。

アルコキシド化合物としてメトキシド Ｍ（○ＣＨ３）ｎ　（Ｍ：ａｅｔａｌ　＞、　エトーｔ
シｔ’Ｍ　（ＯＣ２Ｈ５）ｎＳｎ−プロポキシドＭ（０
−ｎ−Ｃ３Ｈ７）ｎ、イソプロポキシドＭ（０−ｉ−Ｃ
３Ｈ７）ｎなど任意のものを用いることができる。常温
でメタン−１１、エタノール、プロパツールのような、
水溶性の低級アルコールに溶解しやすいものが工業的に
扱いやすい。

（作　用） 本発明によれば、層の熱輻躬率が大きいため熱が逃げや
すく、シャドウマスクの温度上昇を抑える。層の体積抵
抗が大きいので大電流時に電子吸収層として負に帯電し
、ビームを静電的に補正する。また、層に含まれる金属
の原子番号が小さいため電子散乱が軽減される。さらに
層は、シャドウマスク上に緻密に形成されているためガ
スの発生を抑え、あるいはガスを吸着する作用により残
存エミッション率が向上する。

（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。本
実施例のシャドウマスク型カラー受像％Ｊは、第１図に
示すように、実質的に矩形状のパネル（ト）と、漏斗状
のファンネル■及びネック■からなる真空外囲器を有し
ている。そして、パネル（１，）の内面には赤、緑及び
青に夫々発光するストライブ状の蛍光体層からなる蛍光
体スクリーン■が被看形成され、ネック■にはパネル■
の水平軸に治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■を射出するいわゆるインライン
型電子銃０が配設されている。また、蛍光体スクリーン
（へ）に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■が、マスクフレーム０に
よって支持固定されている。

ざらに、マスクフレーム■は弾性部材■を介してパネル
■の直立縁部内壁に埋め込まれたスタッドピンθΦで係
止されることにより、パネル内に支持されている。

３本のインライン配列の電子ビーム■はファンネル■の
外部の偏向装置０１によって偏向され、矩形状のパネル
■に対応する矩形の範囲を走査し、かつシャドウマスク
ωの開孔を介して色選別されてストライプ状蛍光体層に
ランディングし、カラー映像を再環させるようになって
いる。また、電子ビームは、地磁気等の外部磁界の影響
を受け、ストライプ状蛍光体層に正確にランディングし
ない場合があり、再現映像の色純度が劣化するのを防止
するためファンネル■内部に強磁性金属板よりなる磁気
遮蔽体００がフレーム（へ）を介して係止されている。

シャドウマスクはその素材としての例えば鉄を主成分と
する厚さ０．１ｍ乃至０，３顛の低炭素鋼板からなる。

その両面に感光剤、例えば牛乳カゼイン酸アルカリと重
クロム酸アンモニウムからなる感光液を塗布乾燥してレ
ジスト膜を得る。次いでこのレジスト膜に所定の透孔パ
ターンを有するネガ原版を密着させ露光現像し、透孔を
穿設すべき金属面のみを露出させる。次に、第２塩化鉄
からなるエツチング液を露出金属面にスプレー噴射して
所定の開孔形状を有する透孔を穿設する。透孔の穿設さ
れた平板状のシャドウマスクは所定の外枠に切り取られ
た後、その周縁部をブランクホルダーとダイで挟持し、
透孔を有する主面は上部ポンチと下部ノックアウトによ
って所定の曲面状に成形され、次いで周縁部はマスク主
面を支持固定するためのスカート部として例えば管軸方
向に沿って折り曲げ成形される。このようにして形成さ
れたシャドウマスクはそのスカート部が例えば断面り型
の強固なマスクフレームに支持固定される。

次に、シャドウマスクの透孔を有する主面の一方に、例
えばスクリ、−ンに近接対向して配設した時電子銃側の
凹面となる主面に下記実施例のような、フィラーとして
ジルコン（ＺｒＳｉ０４）を含んだケイ素と、ジルコニ
アのアルコキシド化合物、例え（、ｆＳｉ　（ＯＣ２Ｈ
５）４＋Ｚｒ＜ＯＧｑ　Ｈｌ　＞４の懸濁液をスプレー
法で塗布膜１５Ｊ１！Ｒの膜厚を形成した。

実施例 ジルコン　　　　　　　　　５００　ｇｒこの懸濁液の
塗布法は種々の方法を用いることができるが、均一に塗
イ［すること、透孔の目詰まりを生じないことが必要で
ある。例えば、はけ塗りは塗布膜の均−性及び透孔の目
詰まりの危険性から好ましくない。この点スプレー法の
場合は、２０Ｃｍ乃至３０Ｃｍの距離からスプレー圧膜
３　Ｋｇ　／　ｃｔＡで塗布すると、前記実施例のよう
な約１５Ｊ１１Ｒの膜は約１０秒で形成させることがで
きる。また、万−透孔上に異物が付着しても後から飛来
する高圧の懸濁液により除去されてしまうため、非常に
量産性に冨む好しい方法である。

このように、電子銃側表面にフィラーとしてジルコンを
含んだケイ素とジルコニアのアルコキシド化合物の懸濁
液を塗布したシャドウマスクを１０℃以上の雰囲気中で
加熱することにより、第２図に示すようなＩ！！１０Φ
を得た。すなわち、シャドウマスク■に塗布されたケイ
素とジルコニアのアルキシド化合物は、７０℃以上の雰
囲気中で大気中の水分等により加水分解を起こし、その
結果、アルコキシド同志の重縮合反応により造膜し、ジ
ルコンを含んだ非晶質のケイ素とジルコニアの金属酸化
物および水酸化金属物の混合層を形成する。なお、上述
の例では懸濁液を塗布後加熱したが、製造時間短縮のた
めに７０℃以上で加熱しながら懸濁液を塗ｆｌｉすれば
後の加熱処理工程を省略することができる。また、この
ケイ素とジルコニアのアルコキシド化合物は、赤外線領
域の電磁線の吸収特性がよいため、造膜させる場合、７
０℃以上の雰囲気中ではなく、ケイ素とジルコニアのア
ルコキシド化合物が塗布されるシャドウマスクの表面を
例えば、赤外線により照射しながらケイ素とジルコニア
のアルコキシド化合物を含む懸濁液を塗布した後常温に
おいても充分造膜が行われることも確認できた。ざらに
塗布後、赤外線を照射することも可能である。

このようにして完成したシャドウマスク■は、パネルと
組み合わせた状態でスクリーン形成工程が行われる。ま
ず、パネル内面にアジド系の感光レジスト膜を形成し、
シャドウマスク■の透孔（７ａ）を介して超高圧水銀ラ
ンプを用いて露光する。

レジスト膜現像俊黒鉛を塗布乾燥し、分解剤を用いて現
像し、パネル内面の所定位置に光吸収細条帯を形成する
。次いで、＾ＯＣとＰＶＡ系からなる感光レジスト膜に
蛍光体粒子、例えば青用蛍光体粒子を添加したスラリー
をパネル内面に塗布し、同様に露光現像して青色発光蛍
光体細条を形成する。

以下、同様に緑色及び赤色発光蛍光体細条を順次形成し
てスクリーンが形成される。

以上のようにして完成したパネル構体は、ファンネルと
フリットガラスにより接合され排気封止俊所定の工程を
経てカラー受像管が得られる。

このようにして得られた２１型カラー受像管のピユリテ
ィドリフト特性につき、本発明者らが実験した結果は次
の通りである。再生画面パターンとして、第３図の全面
白色と、第４図の部分白色パターンを用いた。第４図で
は水平方向幅７５＃ｌの帯状体（５１）を左右に２箇所
に中心から各１４０ＩＩＩＩｒ１１！ｔシて位置するよ
うにスクリーンに再生する。残部は黒色すなわち非発光
部である。Ｘ印が測定点を示す。ビーム移動室の測定結
果を第１表に示す。測定条イ１はＥｂ＝２６．５ｋＶ、
Ｉｋはパターン（Ａ）で１５００μＡ、パターン（Ｂ）
で１１００μＡとした。

第１表 同表において比較量とは、本出願と同一出願人が特願昭
５８−１４８８４３号で提案したシャドウマスクの電子
銃側表面に約２０ＪＪＩｔの鉛はう酸塩ガラスを高温加
熱にて封着接合した２１型カラー受像管のことである。

従って、本発明によるカラー受像管のピユリティドリフ
ト特性は、従来のカラー受像管のそれよりも良好である
ことが確認された。これは、シャドウマスクに形成され
たジルコンを含む層の熱輻射率が、約０．９と従来のシ
ャドウマスクの熱輻射率よりはるかに大きいため、シャ
ドウマスクからの熱放散を促進してシャドウマスクの温
度上昇を抑制するためである。第７図は、層の塗布厚を
変えた時の第４図のパターンでの比較量に対するビーム
移動室の改善率を示した特性図である。

このグラフかられかる様に、好ましい厚みの範囲は１−
〜３０Ｊｔ１７＋である。又１１本実施例ではフィラー
としてジルコンを用いたが、本発明の主旨はこれに限ら
ず、例えば、フィラーとして他の金属酸化物例えば酸化
コバルト、酸化クロム、酸化鉄、酸化マンガン等からな
る黒色顔料を用いれば同様に熱輻射率を向上でき、ピユ
リティドリフト特性を改善できる。ざらに、炭化物とし
て、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化タングステン等をフ
ィラーとして用いても同様の効果が得られた。これは、
上記炭化物の熱伝導度が軟鋼板の０．１４４　Ｃａｔ／
　ｃｍ・ｓｅｃ　℃よりも炭化ケイ素＝１．０、炭化ホ
ウ素二０．６５、炭化タングステン：０．７と大きい為
、シャドウマスクで発生した熱を逃しやすい事にあると
思われる。又、窒化物として窒化ケイ素、窒化ボロン、
窒化アルミ等をフィラーとして用いても同様の効果が得
られた。これは、上記窒化物の体積抵抗が１０１２Ωｍ
〜１０１４Ωｍと大きい為、大電流時にこの層が電子吸
収層として負に帯電し、ビームを静電的に補正してピユ
リティドリフト特性を改善すると思われる。また、タン
グステン、鉛、ビスマス等を用いｔも同様の効果が得ら
れた。

一方、本実施例では、金属アルコキシド化合物としてケ
イ素とジルコニアの化合物について述べたが、フィラー
同様発明の主旨はこれに限らずケイ素、ケイ素とチタン
、ケイ素とアルミニウム、チタン、ジルコニウム等のア
ルコキシド化合物を用いる事ができる。

次に、前述の本発明によるカラー受像管と同じく前述の
特願昭５８−１４８８４３＠によるカラー受像管のコン
トラスト特性を比較した。すなわち、第５図に示すよう
に、スクリーン上に画像パターンを再生した。この画面
（３Ｇ）は３００ｓ　Ｘ　１００ｍの白色部（，３１）
を画面中央上方に配置し、残部（３２）を黒色としたも
のである。Ｘ印は測定点で画面中心から下方にそれぞれ
３０ｍ、　６０ｇ位置させた。各点を−ｒｆ’ｌ、ｒ’
ｔ’２とし、暗部輝度結果を第２表に示す。測定条件は
カラー受像管のアノード電圧Ｅｂ＝２６．５ｋＶ、全カ
ソード電流ｌｋ＝５００μＡ、白色の色は９３００°に
＋２７ＭＰＣＤとした。

第２表 第２表から本実施例において暗部輝度を低減できること
がわかる。これは電子の弾性散乱が軽減されていること
を意味しており、コーティング層０３）の構成成分であ
るＳｉやＺｒの原子番号がそれぞれ１４、４０と比較量
の鉛はう酸塩ガラス層のｐｂヤＢａの８２や５６に比べ
て低いことにも依存しているためである。

次に、本実施例のカラー受像管を連続して３０００時間
作動させた後、残存エミッション率−を測定したところ
、初期動作時に対して８０％と向上していることが判明
した。従来一般に７０％が標準とされているから、−割
以上の改善がはかられたことになる。これは本実施例の
コーティング層がガス吸着をしたためと推定され、特に
バインダとして用いた鹸化シリコン（Ｓ！Ｏｚ）が有効
に作用したと考えられる。

また、シャドウマスク表面に緻密なコーティング層が形
成されるため、ガス発生が抑えられたとも考えられる。

従って、特に電子ビームが直接射突して非常に高温とな
り不安定ガスの発生しやすいシャドウマスクの電子銃側
表面に、コーティング層を形成することは有効である。

もちろん若干の作業時間の増加にはなるが、第６図に示
すように、シャドウマスク表面の全滅を本発明によるコ
ーティング層Ｏａ）で被覆すればシャドウマスクからの
不安定ガスの発生はほとんど抑制されることは言うまで
もない。

尚、本実施例の説明では、ジルコンとケイ素とジルコニ
アのアルコキシド化合物を含む懸濁液を、蛍光体スクリ
ーンを形成する前にシャドウマスクに塗布し、ジルコン
を含む非晶質のケイ素とジルコニアの金属酸化物および
水酸化金属物の混合層を形成したが、このコーティング
層の存在により蛍光体スクリーンを形成する時の露光工
程で微妙な光化学的悪影響が生じるならば、このコーテ
ィング層の形成を蛍光体スクリーンの形成後に実施して
もよい。

又、本発明のコーティング層をシャドウマスク電子銃表
面に形成した場合、導電性被膜を形成しなくてもよく、
その場合、導電性被膜を形成した場合に比ベビュリテイ
ドリフト特性を５〜１０％改善できた。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、コントラスト特性、ピユ
リティドリフト特性を改善し、ざらに、エミッション寿
命特性が良く、工業最産性に富むカラー受像管を得る事
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
の実施例のシャドウマスクの一部を示す拡大斜視図、第
３図および第４図は本発明の実施例のピユリティドリフ
ト特性を説明する再生画像パターンの略図、第５図は本
発明の実施例のコントラスト特性を説明する再生画像パ
ターンの略図、第６図は本発明の他の実施例を示す一部
断面図、第７図は第４図に示すパターンの場合の比較量
に対する層の厚さとビーム移動ｍの関係を示す特性図で
ある。 ■・・・蛍光体スクリーン、■・・・電子ビーム、■・
・・電子銃、■・・・シャドウマスク、（７ａ）・・・
透孔、０３）・・・コーティング層。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　大胡典夫 第　　１　　図 第　　２　図 第　　６　図 第　　５　図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）蛍光体スクリーンと、この蛍光体スクリーンに近
   接して設置される多数の透孔の穿設されたシャドウマス
   クと、このシャドウマスクの透孔を介して電子ビームを
   前記蛍光体スクリーンに射突させて発光させる電子銃と
   を具備してなるカラー受像管において、前記シャドウマ
   スクの表面にバインダーとして非晶質の金属酸化物、非
   晶質の水酸化金属物および両者の混合物のうちいずれか
   一つを用い、金属および金属の酸化物、炭化物、窒化物
   のうち少なくとも一つを含んだ層を形成した事を特徴と
   するカラー受像管。
2. （２）前記層が、シャドウマスクの電子銃に対向する面
   に形成されてなる特許請求の範囲第１項記載のカラー受
   像管。
3. （３）蛍光体スクリーンと、この蛍光体スクリーンに近
   接して設置される多数の透孔の穿設されたシャドウマス
   クと、このシャドウマスクの透孔を介して電子ビームを
   蛍光体スクリーンに射突させて発光させる電子銃とを具
   備してなるカラー受像管の製造方法において、前記シャ
   ドウマスクに多数の透孔を穿設する工程と、前記シャド
   ウマスクを所定の形状に成形する工程と、前記シャドウ
   マスクの表面に金属アルコキシド化合物を含む懸濁液を
   塗布する工程と、前記シャドウマスクを熱処理する工程
   とを備えてなる事を特徴とするカラー受像管の製造方法
   。
4. （４）懸濁液を塗布する工程または熱処理工程において
   、シャドウマスクの温度が約７０℃以上である特許請求
   の範囲第３項記載のカラー受像管の製造方法。
5. （５）シャドウマスクの表面に懸濁液を塗布する工程に
   おいて、赤外線を照射する特許請求の範囲第３項記載の
   カラー受像管の製造方法。
6. （６）シャドウマスクを所定の形状に成形する工程と、
   シャドウマスクの表面に懸濁液を塗布する工程との間に
   、少なくとも蛍光体スクリーンを形成する工程が含まれ
   ている特許請求の範囲第３項記載のカラー受像管の製造
   方法。
7. （７）金属アルコキシド化合物が、ケイ素、チタン、ア
   ルミニウム、ジルコニウムの群から選ばれた一つ又はそ
   れらの混合物である事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の製造方法。
8. （８）懸濁液中のフィラーが、炭化ケイ素、酸化マンガ
   ン、酸化クロム、酸化鉄、酸化コバルト、酸化銅、ジル
   コン、ジルコニウム、ビスマス、合金、タングステン及
   び前記３種類の酸化物の群から選ばれた一つ又は混合物
   である事を特徴とする特許請求の範囲第３項記載のカラ
   ー受像管の製造方法。
9. （９）熱処理工程後の層の厚みが、１μｍ乃至３０μｍ
   である事を特徴とする特許請求の範囲第３項記載のカラ
   ー受像管の製造方法。