WO2004013887A1

WO2004013887A1 - カラー陰極線管およびその製造方法

Info

Publication number: WO2004013887A1
Application number: PCT/JP2003/009049
Authority: WO
Inventors: Tohru Takahashi; Takuya Mashimo; Hiroyuki Oda; Takeshi Nakayama
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2004-02-12
Also published as: KR20040041705A; CN1578999A; CN1290145C; JP2004071322A; US20040256970A1

Abstract

シャドウマスク（７）は、主マスク（１４）と補助マスク（２０）とを重ねて構成されている。主マスクの各電子ビーム通過孔は、主マスクの蛍光体スクリーン側の表面に開口した大孔（１９ａ）と電子銃側の表面に開口した小孔（１９ｂ）とを連通した連通孔で形成さている。補助マスクの各電子ビーム通過孔は、補助マスクの一方の表面に開口した大孔（２５ａ）と補助マスクの他方の表面に開口した小孔（２５ｂ）とを連通した連通孔で形成されている。主マスクの各小孔は、主マスクの電子銃側表面から大孔に向かって徐々に減少した径を有し、補助マスクの各小孔は、補助マスクの上記他方の表面から上記大孔に向かってほぼ一定の径あるいは徐々に増加した径を有している。

Description

明細書

カラー陰極線管およびその製造方法

技術分野

この発明は、シャドウマスクを備えたカラー陰極線管およびその製造方法に関する。

背景技術

一般に、カラー陰極線管は、内面に蛍光体スクリーンが形成されたパネルを有する外囲器と、この外囲器内で蛍光体スクリーンに対向して設けられたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備えている。シャドウマスクの蛍光体スクリーンと対向する有効面には、電子ビーム通過孔として多数の開孔が所定の配列で形成されている。シャドウマスクは、電子銃から放出された 3 電子ビームを各開孔により選別し、蛍光体スクリーンを構成する 3 色蛍光体層に入射させる機能を備えている。

近年、外光反射が少なく且つ画像歪を軽減して視認性を高めるため、カラー陰極線管のパネル外面の曲率半径を 1 0 ， 0 0 0 m m以上と実質的に平坦としたフラット管が主流となりつつある。通常、蛍光体スクリーンと対向するシャドウマスクの有効面は、パネルの内面形状に対応した形状に形成されている。そのため、フラット管のシャドウマスクは、従来のカラー陰極線管に対して曲率が小さくなリ、ほぼ平坦化している。

ところが、このような曲率の小さなシャドウマスクを用いた場合、以下の問題が生じる。通常、シャドウマスクは板厚が 0 . 2 2 〜 0 . 2 5 m m程度の金属板によって形成されている。このような薄板で形成された大画面用のシャドウマスクは、有効面の曲率が小さい場合、自重または外力によって変形し、マスク曲面を維持することが難しい。すなわち、有効面の曲率を小さくすると、マスク曲面の保持力（以下、マスク曲面強度）が低下する。特に、マスク曲面強度の低下は有効面中心すなわち画面センター近傍が最も顕著となる。

マスク曲面強度が低い場合、製造中あるいは輸送中の微小な外力によってシャドウマスクの有効面が変形してしまう。シャドウマスクが変形すると、シャドウマスクの開孔とパネル内面との距離関係が変動する。その結果、電子銃から放出された電子ビームが所定の蛍光体層にランディングせず、色ずれの原因となる。

マスク曲面強度の低下は、シャドウマスクが変形まで到達しないまでも、テレビジョンセッ卜に組み込んだ際、音声などの振動により、マスク有効面が共振しやすくなリ、画面上に不要な明暗を映し出してしまう

マスク曲面強度の低下を防止する最も簡単な方法は、シャドウマスクの板厚を厚くすることである。しかしながら、シャドウマスク板厚が増加すると、シャドウマスク製造時のェツチング制御が困難となり、電子ビーム通過孔の孔径のバラツキが大きくなる。その結果、シャドウマスク製造時及び力ラー陰極線管製造時の歩留まり低下や、画面品位劣化を生じる要因となってしまう。これらの問題を解消するため、例えば、特開平 2 0 0 2 — 1 9 7 9 8 9 号公報には開示された陰極線管によれば、スク曲面を維持するため、シャドウマスクの短軸近傍に補助マスクが貼り付けられている。このような構造であればマスク曲面を効率的に維持することが可能となる。

上述したように、通常、シャドウマスクには多数の開孔が設けられている。これら多数の開孔を工業的に効率良く得るため、従来より、開孔はエッチングによリ形成されている。エッチングにはさまざまな手法があり、シャドウマスクを製造するにあたっては主に 2 つの手法が取られている。その 1 つは、両面エッチングと呼ばれる 1 ステップエッチングの手法であり、他方は、 2 段エッチングと呼ばれる 2 ステップェツチングの手法である。

両面エッチングは、工程が単純であリシャドウマスクを安価に製造することが可能となる。しかし、この手法は、開孔のバラツキゃ開孔ムラが発生し易く、製造可能な開孔が比較的大きなものに限られる。

2 段エッチングは、 2 ステップに分けて開孔を形成するため、工程が複雑となり製造コストが高価となる。その反面、両面エッチングに比較して開孔のバラツキおよびマスク開孔ムラが生じにくい。この手法によれば、比較的小さな開孔を有したシャドウマスクを製造することができる。そのため、近年の高精細カラー陰極線管の場合は、 2 段エッチングを用いて製造することが好ましいとされている。

前述した 2枚のシャドウマスクを貼り合せるカラー陰極線管では以下のような課題がある。 2段エッチングで製造された 2 枚のマスクを張り合わせた構成では、補助マスクの強度が弱いと、マスク全体の強度をかえって低下させてしまう恐れがある。そのため、補助マスク自体の強度を向上させる必要がある。

補助マスクが主マスクに重ね合わされた重畳部と主マスクだけで形成されている非重畳部とで、電子ビーム反射に起因する蛍光面の不要発光の発生状態が相違する。カラー陰極線管の製造時、このシャドウマスクを用いて蛍光面を露光すると、形成された蛍光面において、上記重畳部に対応する部分と非重畳部に対応する部分とで蛍光体層の幅が相違する。

以上のことから、上記カラー陰極線管により画像を表示した場合、表示画面において、シャドウマスクの重畳部に対応する部分と非重畳部に対応する部分とで画像表示状態が相違し、これらの間に帯状の境界が現われて画質の劣化を招く恐れがある。

発明の開示

この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、十分なマスク曲面強度を有しているとともに画像品位の良好なカラー陰極線管およびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の態様に係るカラー陰極線管は、内面に蛍光体スクリーンが設けられたパネルと、上記蛍光体スクリーンに向かって電子ビームを放出する電子銃と、上記パネルの内側に上記蛍光体スクリーンに対向して配置され、互いに直交しているとともに管軸と直交した長軸および短軸を備えたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備え、上記シャドウマスクは、上記蛍光体スクリーンのほぼ全面と対向しているとともに多数の電子ビーム通過孔が形成されたほぼ矩形状の有孔部を有した主マスクと、上記主マスクの有孔部の短軸を含む領域に固定され、上記主マスクの電子ビーム通過孔に対応した多数の電子ビーム通過孔を有しているとともに上記短軸に沿った方向を長手方向とした帯状の補助マスクと、を具備している。

上記主マスクの各電子ビーム通過孔は、主マスクの蛍光体スクリーン側の表面に開口した大孔と主マスクの電子銃側の表面に開口した小孔とを連通した連通孔で形成され、上記補助マスクの各電子ビーム通過孔は、補助マスクの一方の表面に開口した大孔と補助マスクの他方の表面に開口した小孔とを連通した連通孔で形成され、上記主マスクの各小孔は、主マスクの電子銃側表面から上記大孔に向かって徐々に減少した径を有し、上記補助マスクの各小孔は、補助マスクの上記他方の表面から上記大孔に向かってほぼ一定の径あるいは徐々に増加した径を有している。

この発明の他の態様に係るカラー陰極線管の製造方法は、内面に蛍光体スクリーンが設けられたパネルと、上記蛍光体スクリーンに向かって電子ビームを放出する電子銃と、上記パネルの内側に上記蛍光体スクリーンに対向して配置され、互いに直交しているとともに管軸と直交した長軸および短軸を備えたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備え、上記シャドウマスクは、上記蛍光体スクリーンのほぼ全面と対向しているとともに多数の電子ビーム通過孔が形成されたほぼ矩形状の有孔部を有した主マスクと、上記主マスクの有孔部の短軸を含む領域に固定され、上記主マスクの電子ビーム通過孔に対応した多数の電子ビーム通過孔を有しているとともに上記短軸に沿った方向を長手方向とした帯状の補助マスクと、を具備したカラー陰極線管の製造方法において、

上記主マスク用の平坦なマスク素板、および上記補助マスク用の平坦なマスク素板を用意し、上記主マスク用のマスク素板を 2 段エッチングし、それぞれマスク素板の一方の表面に開口した大孔とマスク素板の他方の表面に開口した小孔とが連通した連通孔からなる複数の電子ビーム通過孔を形成し、上記補助マスク用のマスク素板を両面エッチングし、それぞれマスク素板の一方の表面に開口した大孔とマスク素板の他方の表面に開口した小孔とが連通した連通孔からなる複数の電子ビーム通過孔を形成し、それぞれ上記電子ビーム通過孔が形成された主マスク用のマスク素板および補助マスク用のマスク素板を互いに固定し、上記互いに固定されたマスク素板を所望形状にプレス形成して上記シャドウマスクを形成する。

上記のように構成されたカラー陰極線管およびその製造方法によれば、主マスクの各小孔を、主マスクの電子銃側表面から大孔に向かって徐々に減少した径を有する構造とし、また、補助マスクの各小孔を、補助マスクの他方の表面から大孔に向かってほぼ一定の径あるいは徐々に増加した径を有した構造としている。これにより、補助マスクの充分な強度を確保するとともに、補助マスクが主マスクに重ね合わされた重畳部と主マスクだけで形成されている非重畳部とで、電子ビーム反射による蛍光面の不要発光の発生状態をほぼ同一とすることができる。従って、シャドウマスクの充分なマスク曲面強度を得ることができるとともに、画像品位の良好な力ラー陰極線管を得ることが可能となる。

図面の簡単な説明

図 1 は、この発明の実施形態に係るカラー陰極線管の長軸を含む断面図。

図 2 は、上記カラー陰極線管の短軸を含む断面図。

図 3 Aは、上記カラー陰極線管におけるシャドウマスクを示す斜視図

図 3 B は、上記シャドウマスクの電子ビーム通過孔を拡大して示す平面図。

図 4 は、上記シャドウマスクの長軸方向に沿った断面図。図 5 は、上記シャドウマスクの短軸方向に沿った断面図。図 6 は、上記シャドウマスクの主マスクおよび補助マスクを拡大して示す断面図。

図 7 Aないし図 7 「は、上記主マスクの 2 段エッチングェ程をそれぞれ示す断面図。

図 8 A は、上記主マスクの製造に用いるマスク素板を示す平面図。

図 8 Bは、上記補助マスクの製造に用いるマスク素板を示す平面図。

図 9 Aないし図 9 Dは、上記補助マスクの両面エッチング工程をそれぞれ示す断面図。

図 1 0 Aは、 2段エッチングにより形成された開孔と両面エッチングによリ形成された開孔とを重ねて概略的に示す断面図。

図 1 0 Bは、 2段エッチングにより形成された開孔と両面エッチングによリ形成された開孔とを重ねて概略的に示す断面図。

図 1 1 は、上記シャドウマスクにおける電子ビームの通過および反射状態を示す断面図。

図 1 2 は、この発明の他の実施形態に係るカラー陰極線管のシャドウマスクを示す断面図。

図 1 3 は、上記他の実施形態におけるシャドウマスクを開孔部分を拡大して示す断面図。

発明を実施するための最良の形態

以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る力ラー陰極線管について詳細に説明する。

図 1 および図 2 に示すように、カラー陰極線管はガラスで形成された外囲器を備えている。この外囲器は、周縁部にスカート部 2 を有した矩形状のパネル 1 と、スカート部 2 に接合されたファンネル 3 と、ファンネル 3 の小径部から伸びたネック 4 とを有している。パネル 1 の内面には蛍光体スクリーン 5が形成されている。外囲器は、パネル 1 の中心およびネック ₄ の中心を通る管軸 Z 、管軸と直交して延びた長軸 (水平軸） X、並びに、管軸および長軸と直交して延びた短軸（垂直軸） Y を有している。画面ァスぺクト比 1 6対 9 で画面有効径 7 6 c mの 3 2 ィンチワイドタイプのカラー陰極線管を一例とした場合、パネル 1 の外面は、曲率半径が 1 0 0 , 0 0 0 m mと実質的に平坦となっている。パネル 1 内面は、 X軸上で X軸に沿つた曲率半径が約 7 ， O O O m m , Y軸上で Y軸に沿った曲率半径が約 1 , 5 0 0 m mとほぼ円筒状になっている。

外囲器内には、色選別電極として機能するシャドウマスク構体 6が蛍光体スクリーン 5 に対向して配置されている。このシャドウマスク構体 6 は、電子ビーム通過孔となる開孔が多数形成されたシャドウマスク 7 と、シャドウマスク 7 の周辺部が固定された断面 L字形の矩形枠状のマスクフレーム 8 と、を有してし、る。シャドウマスク構体 6 は、マスクフレーム 8の側壁に設けられた複数の弾性支持体（図示せず）をパネル 1 のスカート部 2 に埋設されたスタッドビン（図示せず）にそれぞれ係止することで、パネル 1 の内側に支持されている。シャドウマスク 7 に形成された電子ビーム通過孔の開孔形状は、用途に応じて矩形状または円形状に形成される。

ネック 4 内には長軸 X上にィンライン配列された 3本の電子ビーム 9 R、 9 G、 9 Bを放出する電子銃 1 0が配置されている。上記カラー陰極線管では、電子銃 1 0から放出された電子ビーム 9 R、 9 G 、 9 Bをファンネル 3 の外側に取り付けられた偏向ヨーク 1 1 により偏向し、シャドウマスク 7 を介して、蛍光体スクリーン 5 を水平、垂直走査することで画像を表示する。

次に、シャドウマスク 7 の構成について詳細に説明する。図 3 A、図 3 巳、図 4 および図 5 に示すように、シャドウマスク 7 は、主マスク 1 4 と、主マスクの一部に重複して固定された補助マスク 2 0 と、を備え、部分的に 2 重構造に構成されている。

主マスク 1 4 は、蛍光体スクリーン 5 のほぼ全面と対向して配置されるとともに所定の曲面形状に形成されたほぼ矩形状のマスク主面 3 8 と、マスク主面の周縁から管軸 Z方向に沿って電子銃側に延出したスカート部 1 7 と、を一体に備えている。マスク主面 3 8 は、電子ビーム通過孔として機能する多数の開孔 1 2 が形成された矩形状の有孔部 1 3 と、有孔部を囲むように位置しているとともに開孔を持たないほぼ矩形枠状の無孔部 1 6 と、を有している。主マスク 1 4 は、板厚 0 . 1 ~ 0 . 2 5 m m程度の金属材料で形成され、その材質としては鉄材または低膨張材としてのアンバー材（ F e — N i 合金）などを使用する。

主マスク 1 4 の各開孔 1 2 は、有孔部 1 3 の長軸 X方向を幅方向とするほぼ矩形状に形成されている。複数の開孔 1 2 が、それぞれ有孔部 1 3 の短軸 Y方向にブリッジ 1 5 を介してほぼ直線状に配列されて開孔列を構成し、この開孔列が、長軸 X方向に約 0 . 4 ~ 0 . 6 m mの配列ピッチ P Hで多数配列されている。

図 6 のように各開孔 1 2 は、主マスク 1 4 の蛍光体スクリーン側の表面に開口したほぼ矩形状の大孔 1 9 a と、電子銃側の表面に開口したほぼ矩形状の小孔 2 2 と、を連通した連通孔により形成されている。これら開孔 1 2 の内、有孔部 1 3 の中心から周辺側にずれて位置した開孔は、大孔 1 9 a の中心 C 1 が小孔 1 9 b の中心 C 2 に対して相対的に有孔部周辺側へ Δだけオフセットしている。有孔部 1 3 の中心から周辺側に位置した開孔ほど、オフセット量 Δが大きくなつている。これは、電子ビームが小孔 1 9 b を通過したあと、開孔 1 2 の内面に衝突して反射し、画面上に不要発光が生じるのを抑制するためである。主マスク 1 4の短軸 Y方向、長軸 X 方向ともに、大孔 1 9 a は小孔 1 9 b に対してオフセットされている。

具体例によれば、シャドウマスクは、板厚 0 . 2 2 m mの低熱膨張材であるアンバー（ F e — N i 合金）で形成されている。シャドウマスクの短軸 Y方向には複数個の開孔 1 2が 0 . 6 m mの配列ピッチで直線状に配置され、この短軸方向の複数個の開孔からなる開孔列が長軸 X方向に短軸付近で 0 . 7 5 m m , 長軸方向周辺で 0 . 8 2 m mのピッチで配列され、長軸方向周辺に近づくにしたがってピッチが大きくなるバリアプルピッチで配列されている。開孔 1 2 の大孔 1 9 a の幅方向の開孔寸法は、短軸 Y上で 0 . 4 6 m m、長軸 X方向周辺部で 0 . 5 0 m m、小孔 1 9 b の幅方向の開孔寸法は、短軸上で 0 . 1 8 m m、長軸方向周辺部で 0 . 2 O m mとなつている。電子ビームが長軸 X方向周辺部に位置した開孔 1 2 に 4 6 ° の偏向角で入射する場合、長軸 X方向周辺の開孔の小孔 1 9 bに対する大孔 1 9 a のオフセット厶は 0 . 0 6 m mとなっている。

図 3 ないし図 6 に示すように、補助マスク 2 0は細長い帯状に形成され、主マスク 1 4 の内面側、つまり、電子銃側の表面上で、有孔部 1 3 の短軸 Y を含む領域に重ねて固定されている。補助マスク 2 0 は、その長軸方向が、主マスク 1 4 の短軸 Y と一致して設けられている。これにより、シャドウマスク 7 は、短軸 Y を含む所定幅の領域に、補助マスク 2 0 が固定された 2 重構造の重複部と、重複部の両側に位置した非重複部とを有している。

補助マスク 2 0 は、主マスク 1 4 と同様に鉄材あるいはァンバー材等から構成され、板厚は 0 . 2 5 m m程度に形成されている。補助マスク 2 0 は、長軸 X方向に沿った幅 L H 1 が主マスク 1 4 の有孔部 1 3 の長軸方向長 L H 2 よりも小さく、また、短軸 Y方向に沿った長さは主マスク 1 4 の同方向長さとほぼ等しく形成されている。補助マスク 2 0 は、有孔部 2 1 と、有孔部 2 1 の外側で補助マスクの長手方向両端部に位置した無孔部 2 3 と、更に、各無孔部 2 3 から両端方向へ延出した一対のスカー卜部 2 4 と、を一体に備えている。有孔部 2 1 には、主マスク 1 4 の開孔 1 2 に対応した電子ビーム通過孔としての多数の開孔 4 2 が設けられた

そして、補助マスク 2 0 は、その有孔部 2 1 、無孔部 2 3 、スカート部 2 4 が主マスク 1 4 の有孔部 1 3 、無孔部 1 6 およびスカート部 1 7 とそれぞれ重なった状態で主マスクの電子銃側の表面に固定されている。これにより、主マスク 1 4 の短軸 Y上の領域は全て 2重構造となっている。

有孔部 2 1 に形成された各開孔 4 2 は、補助マスク 2 0 の蛍光体スクリーン側の表面、つまり、主マスク 1 4側の表面に開口したほぼ矩形状の大孔 2 5 a と、電子銃側の表面に開口したほぼ矩形状の小孔 2 5 b と、を連通した連通孔によリ形成されている。すなわち、補助マスク 2 0 は、開孔 4 2 の大孔 2 5 a が主マスク 1 4 と向かい合った状態で主マスク 1 4 に固定されている。そして、主マスク 1 4 の開孔 1 2 と同様に、補助マスク 2 0 の開孔 4 2 は、短軸 Y方向に延びた複数の開孔列を形成し、これらの開孔列は、長軸 X方向に約 0 . 4 〜 0 . 6 m mのピッチで配列されている。これにより、各開孔 4 2 は、主マスク 1 4の開孔 1 2 と整列して配置されている。

このような補助マスク 2 0 は、主マスク 1 4 に密着した状態で固定されている。主マスク 1 4 と補助マスク 2 0 との固定には、圧着と呼ばれる拡散接合や、レーザー溶接あるいは抵抗溶接などの手法を用いることができる。補助マスク 2 0 は、少なくとも数箇所の固定点を有している。

上記のように構成されたカラー陰極線管において、シャドゥマスク 7 を製造する場合、主マスク 1 4 の開孔 1 2 は 2 段エッチングにより、また、補助マスク 2 0 の開孔 4 2 は両面エツチングによリ形成する。

まず、主マスク 1 4 の開孔 1 2 を 2段エッチングにより形成する場合について説明する。例えば、アンバー材からなる主マスク用のマスク素板 4 5 を用意する。次に、図 7 A、 7 Bに示すように、主マスク 1 4 の開孔 1 2 に対応するパターンのレジスト膜 4 4 a 、 4 4 b をマスク素板 4 5 の両面にそれぞれ形成する。続いて、図 7 C に示すように、一方のレジスト膜 4 4 a に重ねてポリエステル樹脂などからなるエッチング保護フィルム 4 6 を貼着した後、他方のレジスト膜 4 4 b側からエッチング液をスプレーしてマスク素板 4 5 に小孔 1 9 b となる凹孔を形成する。

次に、図 7 D に示すように、レジスト膜 4 4 b を剥離し、凹孔の形成されたマスク素板 4 5 の表面側を水洗および乾燥する。その後、この表面側にノラフィン、ラッカーなどの抗エッチング剤を塗布し、形成された凹孔に埋込むように抗ェツチング層 4 7 を形成する。マスク素板 4 5 の他方の面側に貼着されたエッチング保護フィルム 4 6 を剥離する。

この状態、図 7 E に示すように、レジスト膜 4 4 a を介してマスク素板 4 5 の他方の面にエッチング液をスプレーし、先に形成された凹孔に連通する大孔 1 9 a を形成する。その後、図 7 F に示すように、苛性アルカリ溶液をスプレーして、他方の面に設けられている抗エッチング層 4 7 およびもう一方の面に形成されたレジスト膜 4 4 a を剥離する。これによリ、図 8 A に示すような、多数の開孔 1 2 が所定の径およびピッチで形成された有孔部 1 3 を有した平坦なマスク素板 4 5 が得られる。

次に、補助マスク 2 0 の開孔 4 2 を両面エッチングにより形成する場合について説明する。例えば、アンバー材からなる補助マスク用のマスク素板 5 0 を用意する。次に、図 9 A、 9 B に示すように、補助マスク 2 0 の開孔 4 2 に対応するパターンのレジスト膜 5 2 a 、 5 2 b をマスク素板 5 0 の両面にそれぞれ形成する。続いて、図 9 C に示すように、一方のレジスト膜側から、つまり、開孔 4 2 の大孔に対応するレジスト膜 5 2 a 側からマスク素板 5 0 を連続的にエッチングし、開孔 4 2 を形成する。その後、図 9 D に示すように、マスク素板 5 0 からレジスト膜 5 2 a 、 5 2 b を剥離する。これにより、図 8 B に示すような、補助マスク用のマスク素板 5 0 が得られる。

次に、上記のようにして得られたマスク素板 4 5 および 5 0 をァニール処理した後、これらのマスク素板を互いに正確に位置決めした状態で重ね合わせ、レーザー溶接により互いに固定する。続いて、貼り合わされたマスク素板 4 5 および 5 0 をプレス装置によってプレス成形し、主マスクの電子銃側表面に補助マスクが位置した所望形状のシャドウマスク 7 を形成する。

上記のように構成されたシャドウマスク 7 において、主マスク 1 4 および補助マスク 2 0 は、エッチング方法の違いから、図 1 O A、 1 O B に示すようなマスク断面形状の相違が生じる。図 1 O Aは、主マスク 1 4 および補助マスク 2 0 の長軸 X方向に沿った断面を重ね合わせて示した図で、点線は 2段エッチングにより形成された主マスク 1 4 の開孔 1 2 を、実線は両面エッチングによリ形成された開孔 4 2 をそれぞれ示している。図 1 0 B は、主マスク 1 4 および補助マスク 2 0 の短軸 Y方向に沿った断面を重ね合わせて示した図で、主マスク 1 4 の開孔 1 2 を、実線は開孔 4 2 をそれぞれ示している。

図 1 0 A に示す長軸 X方向の断面に関しては、開孔 1 2 、 4 2 の相違はそれほど大きくない。しかし、図 1 0 Bに示す短軸 Y方向の断面については、開孔 1 2 、 4 2 の断面形状が大きく相違している。 2段エッチングは、両面エッチングよリも開孔を形成するためのエッチング範囲が広い。その結果、 2段エッチングを用いた場合、シャドウマスク 7 を形成する材料の残り、つまリは体積が少なくなる。そのため、マスク強度としては両面エッチングによリ開孔を形成したマスクの方がよリ大きな強度を得ることができる。

この際、主マスク 1 4 についても、両面エッチングにより開孔 1 2 を形成することにより、主マスクの体積が増加しマスク強度が上がる。しかし、高精細な表示に要求される小さい開孔を形成するためには、 2 段エッチングによる形成方法が必要となり、実際には、主マスクの製造に両面エッチングを使用することは難しい。

補助マスク 2 0 の場合は、主マスク 1 4 との位置合わせ余裕度を確保する等の観点から、主マスクの開孔よりも大きい開孔を有した構造とする必要がある。そのため、補助マスク 2 0 の開孔 4 2 は、両面エッチングでも充分対応可能な大きさとなつている。

図 1 1 に示すように、本実施の形態におけるシャドウマスク 7 によれば、 2 段エッチングにより形成された開孔 1 2 を有した主マスク 1 4 の電子銃側表面に、両面エッチングによリ形成された開孔 4 2 を有した補助マスク 2 0 が貼り合わされている。補助マスク 2 0 は、開孔 4 2 の大孔 2 5 a 側が主マスク 1 4 に形成された開孔 1 2 の小孔 1 9 b 側と対向するように配置されている。

補助マスク 2 0の開子 L 4 2 は、長軸 X方向について、主マスク 1 4の開孔 1 2 よりもやや大きな寸法に形成されている。これは、主マスク 1 4 と補助マスク 2 0 との位置合せズレが発生した場合の余裕を持たせるためである。短軸 Y方向についても、補助マスク 2 0の開孔 4 2 の方が主マスク 1 4の開孔 1 2 よりも大きな寸法を有していることが好ましい。しかし、蛍光面輝度の点から、主マスク 1 4のブリッジ幅は製造上可能なほぼ最小値となっているため、短軸 Y方向に関しては、補助マスク 2 0 および主マスク 1 4の開孔径を同一としてもよい。

次に、上記のように構成されたシャドウマスクにおける電子ビームの反射について説明する。図 1 1 に示したように、 2段エッチングにより形成された主マスク 1 4の開孔 1 2 は、大孑 L 1 9 a および小孔 1 9 b を有している。小孔 1 9 b は、主マスク 1 4 の電子銃側表面から大孔 1 9 a 側に向かって徐々に径が小さくなつている。そのため、小孔 1 9 b を規定している側壁面 6 0 は、電子銃側に向かって傾斜した曲面となってしゝる。

これに対し、両面エッチングによリ形成された補助マスク 2 0の開孔 4 2 において、小孔 2 5 b は、補助マスクの電子銃側表面から大孔 2 5 a に向かって径がほぼ一定、あるいは、径が徐々に大きくなつている。そのため、小孔 2 5 b を規定している側壁面 6 2 は、電子銃側に向かって傾斜することなく、電子ビームとほぼ平行か、むしろ蛍光体スクリーン側に傾斜した曲面となっている。

電子銃からシャドウマスク 7 に向かって放射された電子ビー厶は、補助マスク 2 0 の開孔 4 2 およぴ主マスク 1 4 の開孔 1 2 を順に通過して蛍光体スクリーンにランディングする。この際、補助マスク 2 0 に形成された開孔 4 2 の小孔 2 5 b は、電子銃側を向いた側壁面、つまり、電子ビームが衝突する側壁面を持たないため、電子ビームは 2次電子をほとんど発生することなく開孔 4 2 を通過する。

一方、補助マスク 2 0 の開孔 4 2 を通過した電子ビームは、主マスク 1 4 の開孔 1 2 に入射し、その大部分は開孔 1 2 を通過して蛍光体スクリーンに到達する。開孔 1 2 に入射した電子ビームの一部は、小孔 1 9 b を規定している側壁面 6 0 に衝突し 2次電子を放出させる。放出された 2 次電子の一部は主マスク 1 4 の開孔 1 2 を通過し蛍光面に到達する。この 2次電子により、蛍光体スクリーンの一部に不要発光が発生する。

以上のように、両面エッチングにより形成された開孔 4 2 を有した補助マスク 2 0 は、実質的に電子ビームの衝突する小孔側の側壁面がないため、 2 次電子の発生自体が少ない。そのため、電子ビームの反射は主マスク 1 4 の側壁面 6 0 だけで発生する。このような 2次電子の発生状態は、補助マスク 2 0が貼り付けられていない主マスク 1 4 の非重畳部と同じ状態となる。そのため、蛍光体スクリーンにおいて、不要発光自体は僅かに発生するが、シャドウマスク 7 の重畳部に対応する部分と非重畳部に対応する部分とで不要発光の差を無くすことができる。これにより、表示画面上に不要な明るさの段差や帯状の境界が現われることがなく、良好な画像を得ることが可能となる。

説明は省略するが、不要発光の発生は短軸 Y方向についても同様であり、両面エッチングにより形成された開孔 4 2 を有した補助マスク 2 0 は、主マスク 1 4 よりも 2 次電子放出が少ない。そのため、蛍光体スクリーンの不要発光に起因する明るさの段差、境界の発生を防止することができる。

また、カラー陰極線管の製造時、上記のシャドウマスク 7 を用いて例えばストライプ状の蛍光体層を露光、形成する際、上記と同様に、不要発光の発生を全域に渡ってほぼ均一にすることができる。そのため、蛍光体スクリーンにおける蛍光体層の幅をシャドウマスク 7 の重畳部に対向する領域と非重畳部に対応する領域とでほぼ均一に形成することができる。その結果、表示画像の品位が向上したカラー陰極線管を得ることが可能となる。

以上のように構成されたカラー陰極線管によれば、主マスク 1 4 に重ねて補助マスク 2 0 を設けることにより、シャドゥマスク 7 の最も変形しやすい画面中央近傍の変形を抑制することが可能となり、結果的にマスク曲面強度を向上させることができる。特に、補助マスクの開孔を両面エッチングによって形成することにより、開孔形成後のマスク材の体積を充分に確保し、マスク強度を維持することができる。更に、補助マスクの開孔を両面エッチングにより形成し、電子銃側に傾斜した側壁面を持たない開孔構造、あるいは、電子銃側 2 O に傾斜した側壁面が主マスク側の側壁面に比較して小さい開孔構造としている。これにより、シャドウマスクの重畳部と非重畳部との間で不要発光及び蛍光面の違いによる不要な明るさの段差が発生することなく、良好が画像を得ることが可能となる。

なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、上述した実施形態において、補助マスク 2 0 が主マスク 1 4 の電子銃側に配置された構成について説明したが、図 1 2 および図 1 3 に示すように、補助マスク 2 0 は主マスク 1 4の外面側、つまり、蛍光体スクリーン 5 側の表面に設けてもよい。この場合、補助マスク 2 0 は、開孔 4 2 の小孔 2 5 b が主マスク 1 4 に対向した状態で、主マスク 1 4 に固定される。このような構成のシャドウマスクとした場合でも、上記と同様の作用効果を得ることができる。なお、他の構成は前述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

また、補助マスクは 1 枚に限らず複数設けてもよい。更に、シャドウマスクの各開孔は、矩形状に限らず、丸型としても有効に活用することができる。

産業上の利用可能性

以上詳述したように、本発明によれば、十分なマスク曲面強度を有しているとともに画像品位の良好なカラー陰極線管およびその製造方法を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 内面に蛍光体スクリーンが設けられたパネルと、上記蛍光体スクリーンに向かって電子ビームを放出する電子銃と、上記パネルの内側に上記蛍光体スクリーンに対向して配置され、互いに直交しているとともに管軸と直交した長軸および短軸を備えたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備え、上記シャドウマスクは、

上記蛍光体スクリーンのほぼ全面と対向しているとともに多数の電子ビーム通過孔が形成されたほぼ矩形状の有孔部を有した主マスクと、

上記主マスクの有孔部の短軸を含む領域に固定され、上記主マスクの電子ビーム通過孔に対応した多数の電子ビーム通過孔を有しているとともに上記短軸に沿った方向を長手方向とした帯状の補助マスクと、を具備し、

上記主マスクの各電子ビーム通過孔は、主マスクの蛍光体スクリーン側の表面に開口した大孔と主マスクの電子銃側の表面に開口した小孔とを連通した連通孔で形成され、

上記補助マスクの各電子ビーム通過孔は、補助マスクの一方の表面に開口した大孔と補助マスクの他方の表面に開口した小孔とを連通した連通孔で形成され、

上記主マスクの各小孔は、主マスクの電子銃側表面から上記大孔に向かって徐々に減少した径を有し、上記補助マスクの各小孔は、補助マスクの上記他方の表面から上記大孔に向かってほぼ一定の径あるいは徐々に増加した径を有しているカラー陰極線管。

2 . 上記主マスクは、各小孔を規定しているとともに上記電子銃側に傾斜し電子ビームが衝突する側壁面を有し、上記補助マスクは、各小孔を規定しているとともに電子ビームとほぼ平行な、あるいは、蛍光体スクリーン側に傾斜した側壁面を有している請求項 1 に記載のカラー陰極線管。

3 . 上記主マスクの電子ビーム通過孔は 2 段エッチングにより形成され、上記補助マスクの電子ビーム通過孔は両面エッチングによリ形成されている請求項 1 又は 2 に記載の力ラー陰極線管。

4 . 上記補助マスクは、上記主マスクの電子銃側の表面に重ねて設けられていることを特徴とする請求項 1 又は 2 に記載のカラー陰極線管。

5 . 上記補助マスクは上記大孔側の表面が、上記主マスクの小孔側の表面に接して設けられている請求項 1 又は 2 に記載のカラー陰極線管。

6 . 上記補助マスクは、上記主マスクの蛍光体スクリーン側の表面に重ねて設けられている請求項 1 又は 2 に記載のカラー陰極線管。

7 . 内面に蛍光体スクリーンが設けられたパネルと、上記蛍光体スクリーンに向かって電子ビームを放出する電子銃と、上記パネルの内側に上記蛍光体スクリーンに対向して配置され、互いに直交しているとともに管軸と直交した長軸および短軸を備えたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備え、上記シャドウマスクは、上記蛍光体スクリーンのほぼ全面と対向しているとともに多数の電子ビーム通過孔が形成されたほぼ矩形状の有孔部を有した主マスクと、上記主マスクの有孔部の短軸を含む領域に固定され、上記主マスクの電子ビー厶通過孔に対応した多数の電子ビーム通過孔を有しているとともに上記短軸に沿った方向を長手方向とした帯状の補助マスクと、を具備したカラー陰極線管の製造方法であって、

上記主マスク用の平坦なマスク素板、および上記補助マスク用の平坦なマスク素板を用意し、

上記主マスク用のマスク素板を 2 段エッチングし、それぞれマスク素板の一方の表面に開口した大孔とマスク素板の他方の表面に開口した小孔とが連通した連通孔からなる複数の電子ビーム通過孔を形成し、

上記補助マスク用のマスク素板を両面エッチングし、それぞれマスク素板の一方の表面に開口した大孔とマスク素板の他方の表面に開口した小孔とが連通した連通孔からなる複数の電子ビーム通過孔を形成し、

それぞれ上記電子ビーム通過孔が形成された主マスク用のマスク素板および補助マスク用のマスク素板を互いに固定し、上記互いに固定されたマスク素板を所望形状にプレス形成してシャドウマスクを形成するカラー陰極線管の製造方法。

8 . 上記補助マスク用のマスク素板を上記大孔側の表面が、上記主マスク用マスク素板の小孔側の表面に接するように上記マスク素板をレーザー溶接により固定し、上記補助マスクが上記主マスクの電子銃側に位置するように上記マスク素板をプレス成形する請求項 7 に記載のカラー陰極線管の製造方法。