(57)【要約】【課題】  良好な視認性を有し、安価で成形性の良好な材料からなるシャドウマスクを備えながら、ドーミングによる色純度の劣化が少なく、輝度の均一性に優れたカラー受像管を提供する。【解決手段】  パネルの有効部の外面の曲率半径は１０，０００ｍｍ以上であり、シャドウマスクは鉄を９５％以上含む材料からなる。Ｘ軸に沿ったパネルの中心と有効部の周縁との距離（単位：ｍｍ）をＬＨ、Ｙ軸とほぼ平行な直線上に並んだ電子ビーム通過孔よりなる孔列の総数をＮとしたとき、０．９≦ＬＨ／Ｎ≦１．０である。更に、隣接する孔列のピッチが、シャドウマスクの有孔部の中心でＰＨＣ、有孔部の長軸端でＰＨＨ、有孔部の中心と長軸端との距離ＭＨの２／３だけ有孔部の中心からＸ軸に沿って離れた地点でＰＨＭとしたとき、ＰＨＭ／ＰＨＣ≦１．２，ＰＨＨ／ＰＨＣ≦１．４である。【選択図】  図１
2006059574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ矩形状の有効部の内面に蛍光体スクリーンが形成されたパネルと、シャドウマスクとを備え、
前記蛍光体スクリーンは、黒色非発光層と、前記黒色非発光層の非形成領域に形成された蛍光体とからなり、
前記シャドウマスクは、前記蛍光体スクリーンと対向し、多数の電子ビーム通過孔が縦横方向に配列形成されたほぼ矩形状の有孔部を備え、
前記パネルの前記有効部の外面の曲率半径は１０，０００ｍｍ以上であり、
管軸をＺ軸、前記Ｚ軸と直交し前記有効部の長辺方向と平行な軸をＸ軸、前記Ｚ軸と直交し前記有効部の短辺方向と平行な軸をＹ軸、Ｘ軸と前記有効部の周縁とが交差する点と前記有効部の中心とのＸ軸に沿った距離（単位：ｍｍ）をＬＨ、Ｙ軸とほぼ平行な直線上に並んだ前記電子ビーム通過孔よりなる孔列の総数をＮとしたとき、
０．９≦ＬＨ／Ｎ≦１．０
であり、
隣接する前記孔列のピッチが、前記有孔部の中心でＰＨＣ、Ｘ軸と前記有孔部の周縁とが交差する長軸端でＰＨＨ、前記有孔部の中心と前記長軸端との距離ＭＨの２／３だけ前記有孔部の中心からＸ軸に沿って離れた地点でＰＨＭとしたとき、
ＰＨＭ／ＰＨＣ≦１．２
ＰＨＨ／ＰＨＣ≦１．４
であり、
前記シャドウマスクは鉄を９５％以上含む材料からなることを特徴とするカラー受像管。
【請求項２】
前記電子ビーム通過孔のＸ軸方向の開口幅が、前記有孔部の中心でＤＣ、前記長軸端でＤＨ、前記有孔部の中心からＸ軸に沿って（２／３）×ＭＨだけ離れた地点でＤＭとしたとき、
ＤＭ／ＰＨＭ≦０．２４
ＤＨ／ＰＨＨ≦０．２５
である請求項１に記載のカラー受像管。
【請求項３】
前記蛍光体スクリーンの前記有効部において単位面積あたりの前記黒色非発光層の面積比率が、前記有効部の中心でＢＲＣ、Ｘ軸と前記有効部の周縁とが交差する長軸端でＢＲＨ、対角軸と前記有効部の周縁とが交差する対角軸端でＢＲＤとしたとき、
ＢＲＤ≦ＢＲＣ≦ＢＲＨ
である請求項１に記載のカラー受像管。
【請求項４】
前記パネルの厚さが、前記蛍光体スクリーンの前記有効部の中心でＴC、Ｘ軸と前記有効部の周縁とが交差する長軸端でＴH、前記有効部の中心からＸ軸に沿って（２／３）×ＬＨだけ離れた地点でＴM、前記有効部の中心からＸ軸に沿って（２／３）×ＬＨだけ離れた前記地点を含みＹＺ面に平行な面が前記有効部の周縁と交差する地点でＴLとしたとき、
ＴH／ＴC≦１．３
１．６≦ＴL／ＴM≦１．９
であり、
且つ、前記パネルの前記有効部の中心での透過率が４０〜６０％である請求項１に記載のカラー受像管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄を９５％以上含む材料からなるシャドウマスクを備え、パネル外面の曲率半径が１０，０００ｍｍ以上のカラー受像管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にカラー受像管は、図１に示すように、ほぼ矩形状の有効部１の周辺にスカート部２が設けられたパネル３と、スカート部２に接合された漏斗状のファンネル４とからなる外囲器を有する。パネル３の有効部１の内面に形成された３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン５に対向して、多数の電子ビーム通過孔６が縦横方向に配列形成されたほぼ矩形の有孔部を有するシャドウマスク７が配置されている。シャドウマスク７は、ほぼ矩形枠状のマスクフレーム８により保持されている。シャドウマスク７及びマスクフレーム８からなるシャドウマスク構体９は、マスクフレーム８の各コーナー部あるいは短辺上及び長辺上に略Ｖ字状の弾性支持体１５の一端を取り付け、この弾性支持体１５の他端をパネル３のスカート部２の内壁に植設されたスタッドピン１６に係止することにより、パネル３に対して脱着可能に支持されている。ファンネル４のネック１０内に３電子ビーム１１を放出する電子銃１２が配設されている。この電子銃１２から放出される３電子ビーム１１をファンネル４の外側に装着された偏向装置１３が発生する磁界により偏向し、シャドウマスク７を介して蛍光体スクリーン５を水平方向及び垂直方向に走査させることによりカラー画像を表示する。
【０００３】
一般に、カラー受像管の蛍光体スクリーン５上に色ズレのない画像を表示するためには、シャドウマスク７に形成されている電子ビーム通過孔６を通過する３電子ビーム１１が蛍光体スクリーン５の３色蛍光体層にそれぞれに正しくランディングしなければならない。
【０００４】
そのためには、パネル３の有効部１の内面とシャドウマスク７との間隔（ｑ値）を正しく保つことが必要である。
【０００５】
図２に示すように、蛍光体スクリーン５は、シャドウマスク７をマスクとして使用して、露光装置の光源１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂからの光線を３電子ビームの軌道に近似させてパネル３の内面に照射する露光工程を経て形成される。図２において、ｑはパネル３とシャドウマスク７との間隔（ｑ値）、ＰＨはシャドウマスク７に形成された電子ビーム通過孔６の長軸方向（Ｘ軸）の配列ピッチ、Ｄは電子ビーム通過孔６の長軸方向（Ｘ軸）の開口幅である。
【０００６】
図３（Ａ）に示すように、赤Ｒの蛍光体ストライプの中心線と青Ｂの蛍光体ストライプの中心線との間隔をｄ、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３色蛍光体ストライプの配列ピッチをＰＨｐとしたとき、ｑ値をｄ＝２／３ＰＨｐとなるように設定することで、均一な蛍光体ストライプが得られる。
【０００７】
しかし、ｑ値が適正に設定されていない場合、間隔ｄとピッチＰＨｐとの適切な関係が崩れ、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように黒色非発光層１７の幅を十分に確保することができない。このような場合、カラー受像管動作時に電子ビームの照射位置がずれると、電子ビームが所望する色以外の色の蛍光体ストライプを照射して（この現象を「他色打ち」という）、色純度の劣化を招きやすい。ピッチＰＨｐを大きくすれば、黒色非発光層１７の幅を十分に確保できるので、他色打ちを低減することができるが、解像度が劣化する。
【０００８】
近年、カラー受像管の視認性向上のために、パネル３の有効部１の外面が略平面となるように、その曲率半径を大きくすることが要求されてきている。これに伴い、防爆上の点および視認性の点からも、パネル３の有効部１の内面の曲率半径も大きくすることが必要となる。
【０００９】
さらに、このパネル１の内面に電子ビームを所望の位置に適切にランディングさせるためにはパネル３とシャドウマスク７との間隔ｑを適切に設定する必要があり、シャドウマスク７の電子ビーム透過孔６が形成された有孔部の曲率半径もパネル３の内面の曲率半径に合わせて大きくしなければならない。
【００１０】
シャドウマスク型カラー受像管では、その動作原理上、シャドウマスク７の電子ビーム通過孔６を通過して蛍光体スクリーン５に到達する電子ビーム１１は、電子銃１２から放出される全電子ビーム量の１／３以下であり、他の電子ビームはシャドウマスク７に衝突して熱エネルギーに変換される。従って、シャドウマスク７が加熱され、その結果生ずる熱膨張により、シャドウマスク７は蛍光体スクリーン５側に膨出するように変形する、いわゆるドーミングをおこす。このドーミングにより、蛍光体スクリーン５とシャドウマスク７との間隔ｑが許容範囲を超えると、蛍光体スクリーン５に対する電子ビーム１１のランディング位置がずれ、色純度が劣化する。
【００１１】
このシャドウマスク７の熱膨張による電子ビーム１１のランディング位置ずれの大きさは、表示される画像パターンの輝度およびそのパターンの継続時間などにより大きく異なる。特に局部的に高輝度画像パターンを表示した場合は、局部的なドーミングが生じ、短時間のうちに局部的なランディング位置ずれが生じる。この局部的なドーミングではランディング位置ずれ量も大きい。
【００１２】
図４に示すように、カラー受像管の管軸をＺ軸、Ｚ軸に直交しパネル３の有効部１の長辺方向と平行な軸をＸ軸（長軸）、Ｚ軸及びＸ軸に直交し有効部１の短辺方向と平行な軸をＹ軸（短軸）とする。パネル３の有効部１においてＺ軸が交差する点を有効部１の中心ＳC、Ｘ軸と有効部１の周縁との交点を長軸端ＳH、中心ＳCと長軸端ＳHとのＸ軸に沿った距離をＬＨとする。上記の局部的なドーミングは、高輝度パターンを、中心ＳCから（２／３）×ＬＨだけ離れたＸ軸上の位置（以下「中間位置」という）ＳMを含む楕円状の領域３０に表示した場合に最も大きく現れ、この領域３０内で電子ビームのランディング位置ずれが最も大きくなる。
【００１３】
シャドウマスク７の有孔部の曲率半径が大きくなるとドーミング量が大きくなるため、電子ビームのランディング位置ずれ量も大きくなり、色純度が大幅に劣化する。このため、パネル３の有効部１の外面がほぼ平坦なカラー受像管では、ドーミングを抑制するため、シャドウマスク７の材料として、一般に、熱膨張係数の低い、鉄およびニッケルを主成分とする合金が使用されている。例えば３６Ｎｉインバー合金（後述する表１を参照）などの鉄−ニッケル系合金が使用される。このような合金の熱膨張係数は０〜１００℃で１〜２×１０-6であり、ドーミング抑制に対しては有効である反面、高コストであり、更に、鉄−ニッケル系合金は焼鈍後に大きな弾性を有するため、曲面成型加工が難しく、所望の曲面を得るのが難しい。例えば、９００℃もの高温で焼鈍しても降伏点強度は２８×１０7Ｎ／ｍ2程度であり、一般に成型加工が容易であるとされる降伏点強度である２０×１０7Ｎ／ｍ2以下にするためにはかなりの高温処理が必要になる。特に、パネル外面が平坦なカラー受像管においては、シャドウマスク７の曲率半径が一般に大きいため、成型加工はさらに難しい。
【００１４】
成型加工が不十分で、且つ成型後に不所望な応力がシャドウマスク７に残留している場合、カラー受像管の製造工程の中で残留応力がシャドウマスク７の形状変化を生じさせ、これが電子ビームのランディング位置ずれを招き、色純度が大きく劣化することになる。
【００１５】
一方、高純度の鉄を主成分とするアルミキルド鋼であれば、８００℃程度の焼鈍で降伏点強度を２０×１０7Ｎ／ｍ2以下にすることができるため、成型加工は非常に容易である。従って、インバー合金では必須である成型加工時の金型温度を高温に保つ必要がなく、生産性も良好である。
【００１６】
しかし、アルミキルド鋼は、熱膨張係数が０〜１００℃で約１２×１０-6と大きいので、ドーミングに対しては不利であり、特にパネル３の有効部１の外面がほぼ平面であるカラー受像管に適用した場合には、色純度が著しく劣化し、大きな問題となる。
【００１７】
特許文献１には、パネル内面の曲率半径を規定することにより、シャドウマスクの材料に安価な鉄材を用いたカラー受像管が開示されている。しかしながら、このカラー受像管では十分なドーミング抑制効果が得られない。また、ドーミング発生時の色純度劣化の抑制効果も十分でない。十分なドーミング抑制効果を得ようとすると、高価なインバー材を用いた場合と比較してパネル重量が増加し、また、パネルの中央と周辺との肉厚差が大きくなるので製造工程の中の熱工程でパネルの割れが多発してしまうという問題があった。
【００１８】
また、パネル３の有効部１の外面を平坦にするために有効部１の内面を比較的平坦にしても、シャドウマスク７の耐圧強度を良好に保ち且つドーミングの発生を抑えるために、シャドウマスク７の有孔部の曲率半径を小さくすることが好ましい。その結果、パネル３とシャドウマスク７との間隔が中央で小さく、周辺で大きくなるので、電子ビーム通過孔のＸ軸方向のピッチを中央で小さく、周辺で大きく設定するのが一般的になっている。
【００１９】
このため図４の中間位置ＳMに対応するシャドウマスク７上の位置の近傍で電子ビーム通過孔のＸ軸方向のピッチを十分に大きく設定できない。従って、黒色非発光層１７の幅を十分に確保することができない。即ち、電子ビームが本来照射するべき第１色の蛍光体と、これに黒色非発光層１７を挟んで隣接する第２色の蛍光体との距離が小さくなる。その結果、仮にドーミング量を小さく抑えることができても、ドーミングによりランディング位置ずれした電子ビームと、第２色の蛍光体との距離（裕度）が小さくなってしまい、わずかなドーミング量でも他色打ちが発生し、色純度が劣化し易いという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−３１３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述したように、視認性向上のため外面の曲率半径を大きくしたパネルを有するカラー受像管において、パネルの曲率半径に対応するようにシャドウマスクの曲率半径を大きくする場合、シャドウマスクの材料として鉄およびニッケルを主成分とする合金を使用すると曲面成型が難しく、所望の曲面が得られないことがあり、一方、安価で成形性の良好な鉄材を使用するとカラー受像管の動作時のシャドウマスクの局部的ドーミングにより、電子ビームのランディング位置ずれが生じ、ついには黒色非発光層を越えて所望する蛍光体とは異なる蛍光体を発光させ、カラー受像管の色純度が劣化する。一方、シャドウマスクの曲率半径を小さくし、これに対応してパネル内面の曲率半径を小さくすると、パネル重量が増加し、また、輝度の均一性が低下する。
【００２１】
本発明は、良好な視認性を有し、安価で成形性の良好な材料からなるシャドウマスクを備えながら、ドーミングによる色純度の劣化が少なく、輝度の均一性に優れたカラー受像管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のカラー受像管は、ほぼ矩形状の有効部の内面に蛍光体スクリーンが形成されたパネルと、シャドウマスクとを備える。前記蛍光体スクリーンは、黒色非発光層と、前記黒色非発光層の非形成領域に形成された蛍光体とからなり、前記シャドウマスクは、前記蛍光体スクリーンと対向し、多数の電子ビーム通過孔が縦横方向に配列形成されたほぼ矩形状の有孔部を備え、前記パネルの前記有効部の外面の曲率半径は１０，０００ｍｍ以上である。
【００２３】
管軸をＺ軸、前記Ｚ軸と直交し前記有効部の長辺方向と平行な軸をＸ軸、前記Ｚ軸と直交し前記有効部の短辺方向と平行な軸をＹ軸、Ｘ軸と前記有効部の周縁とが交差する点と前記有効部の中心とのＸ軸に沿った距離（単位：ｍｍ）をＬＨ、Ｙ軸とほぼ平行な直線上に並んだ前記電子ビーム通過孔よりなる孔列の総数をＮとしたとき、
０．９≦ＬＨ／Ｎ≦１．０
である。
【００２４】
また、隣接する前記孔列のピッチが、前記有孔部の中心でＰＨＣ、Ｘ軸と前記有孔部の周縁とが交差する長軸端でＰＨＨ、前記有孔部の中心と前記長軸端との距離ＭＨの２／３だけ前記有孔部の中心からＸ軸に沿って離れた地点でＰＨＭとしたとき、
ＰＨＭ／ＰＨＣ≦１．２
ＰＨＨ／ＰＨＣ≦１．４
である。
【００２５】
更に、前記シャドウマスクは鉄を９５％以上含む材料からなる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、良好な視認性を有し、安価で成形性の良好な材料からなるシャドウマスクを備えながら、ドーミングによる色純度の劣化が少なく、輝度の均一性に優れたカラー受像管を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係るカラー受像管の断面図である。カラー受像管は、画像が表示されるほぼ矩形の有効部１の周辺にスカート部２が設けられたパネル３と、スカート部２に接合された漏斗状のファンネル４とからなる外囲器を有する。パネル３の有効部１の内面に青、緑、赤にそれぞれ発光する３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン５が形成され、この蛍光体スクリーン５に対向して、多数の電子ビーム通過孔６が縦横方向に配列形成されたほぼ矩形の有孔部７１（図５参照）を有するシャドウマスク７が配置されている。シャドウマスク７は、略Ｌ字状の断面を有する、ほぼ矩形状のマスクフレーム８により保持されている。シャドウマスク７及びマスクフレーム８からなるシャドウマスク構体９は、マスクフレーム８の各コーナー部あるいは短辺上及び長辺上に略Ｖ字状の弾性支持体１５の一端を取り付け、この弾性支持体１５の他端をパネル３のスカート部２の内壁に植設されたスタッドピン１６に係止することにより、パネル３に対して脱着可能に支持されている。ファンネル４のネック１０内に３電子ビーム１１を放出する電子銃１２が配設されている。この電子銃１２から放出される３電子ビーム１１をファンネル４の外側に装着された偏向装置１３が発生する磁界により偏向し、シャドウマスク７を介して蛍光体スクリーン５を水平方向及び垂直方向に走査させることによりカラー画像を表示する。
【００２９】
図５はシャドウマスク７の斜視図である。シャドウマスク７は、蛍光体スクリーン５と対向し、多数の電子ビーム通過孔（図示せず）が形成されたほぼ矩形状の曲面からなる有孔部７１と、有孔部７１を取り囲むようにその周囲に配置された無孔部７２と、無孔部７２と連続し、無孔部７２に対して折り曲げられたスカート部７３とを備える。スカート部７３をマスクフレーム８の内側に嵌め込んで、両者を溶接することにより、シャドウマスク７はマスクフレーム８と一体化される。このようなシャドウマスク７は、エッチングにより電子ビーム通過孔を形成した金属平板をプレス成形することにより作成される。
【００３０】
本発明のカラー受像管を構成するパネル３の有効部１の外面は、視認性を向上させるために、曲率半径が１０，０００ｍｍ以上のほぼ平面である。従って、外囲器の大気圧に対する強度および視認性の観点から、有効部１の内面の曲率半径も大きくする必要がある。
【００３１】
カラー受像管の蛍光体スクリーン５上に色ズレのない画像を表示するためにはシャドウマスク７に形成されている電子ビーム通過孔６を通過する３電子ビーム１１が蛍光体スクリーン５の３色蛍光体層にそれぞれ正しくランディングしなければならない。このためには、パネル３とシャドウマスク７との相対的位置を正しく保つことが必要である。
【００３２】
従って、有効部１の内面の曲率半径を大きくすることにともない、シャドウマスク７の有孔部７１の曲率半径も大きくすることが必要となる。一般に、シャドウマスク７の有孔部７１の曲率半径を大きくすると、有孔部７１の曲面の成形が困難になる。そこで、本発明では、シャドウマスク７の材料として、鉄を９５％以上含む材料を使用する。これにより、低コストで曲面の成形性を大幅に改善することが出来る。
【００３３】
しかし、このような材料は熱膨張係数が大きいために、局部的な高輝度画像パターンを表示したとき、局部的なドーミングが生じ、短時間での電子ビームの局部的なミスランディング量が大きくなる。
【００３４】
この対策として、シャドウマスク７の有孔部７１の曲率半径を小さくし、これに対応してパネル３の有効部１の内面の曲率半径をできるだけ小さくすることが考えられる。しかし、この場合、パネル３の周辺の肉厚が大きくなることにより、製造過程で熱応力によりパネル３に割れが生じたり、画面周辺で輝度が劣化したり、重量が増加したりするなどの問題が生じる。
【００３５】
本発明はこのような問題を解決する。その一実施例を、対角寸法５１ｃｍ、アスペクト比４：３、パネル３の有効部１の外面の曲率半径が２０，０００ｍｍのカラー受像管の場合で説明する。以下、この実施例を「実施例１」という。
【００３６】
実施例１に係るカラー受像管のパネル３の有効部１の外面は上記のように十分に平坦化されており、シャドウマスク７は、熱膨張係数が０〜１００℃で１２×１０-6の高純度の鉄からなる表１に示すアルミキルド脱炭鋼からなる。従って、安価でありながら十分な成型性を確保している。
【００３７】
【表１】
2006059574.tif 000003
【００３８】
説明の便宜のために、カラー受像管の管軸方向軸をＺ軸、Ｚ軸と直交しパネル３の有効部１の長辺方向と平行な軸をＸ軸、Ｚ軸と直交し有効部１の短辺方向と平行な軸をＹ軸とする。
【００３９】
また、図５に示すように、シャドウマスク７の有孔部７１のＸ軸上における寸法を２ＭＨ、有孔部７１の中心（Ｚ軸が交差する位置）をＭC、Ｘ軸と有孔部７１の周縁とが交差する位置を長軸端ＭX、中心ＭCからＸ軸に沿って（２／３）×ＭＨだけ離れた位置を中間位置ＭMとする。
【００４０】
シャドウマスク７の有孔部７１には、Ｙ軸方向を長手方向とする略スロット状の複数の電子ビーム通過孔６がＹ軸とほぼ平行な直線上に並んで構成される孔列が、Ｘ軸方向にＮ列配置されている。隣接する孔列のＸ軸方向ピッチはＸ軸方向において図６に示すように変化している。図６は、孔列のＸ軸方向ピッチのＸ軸に沿った変化を、Ｙ軸に対して一方の側のみについて図示している。「比較例１」は、有孔部７１が単一曲率半径を有する球面である従来のカラー受像管のシャドウマスクにおける孔列のＸ軸方向ピッチの変化を示している。図６の下欄には、Ｘ軸上の主要箇所での孔列ピッチの数値を示している。
【００４１】
図６に示されているように、実施例１及び比較例１のいずれにおいても、孔列のＸ軸方向ピッチは、中心ＭCから遠ざかるにしたがって増加している。但し、実施例１の孔列のＸ軸方向ピッチは比較例１のそれより大きく、両者の差は、中心ＭCに近いほど大きく、中心ＭCから遠ざかるにしたがって徐々に小さくなり、長軸端ＭXでは両者の孔列のＸ軸方向ピッチはほぼ同じ値になっている。即ち、実施例１では、比較例１に比べて、孔列のＸ軸方向ピッチの中心ＭCでの値に対する長軸端ＭXでの値の比は小さい。
【００４２】
中心ＭCでの孔列のＸ軸方向ピッチをＰＨＣ、長軸端ＭXでの孔列のＸ軸方向ピッチをＰＨＨ、中間位置ＭMでの孔列のＸ軸方向ピッチをＰＨＭとしたとき、実施例１では、
ＰＨＭ／ＰＨＣ＝１．１４
ＰＨＨ／ＰＨＣ＝１．２７
である。本発明では、
ＰＨＭ／ＰＨＣ≦１．２
ＰＨＨ／ＰＨＣ≦１．４
である必要があり、実施例１はこの条件を満足している。
【００４３】
図７は、パネル３の内面形状を示した透視図である。図示したように、有効部１のＸ軸上における寸法を２ＬＨ、有効部１の中心（Ｚ軸が交差する位置）をＳC、Ｘ軸と有効部１の周縁とが交差する位置を長軸端ＳH、中心ＳCからＸ軸に沿って（２／３）×ＬＨだけ離れた地点を中間位置ＳM、対角軸と有効部１の周縁とが交差する位置を対角軸端ＳDとする。シャドウマスク７に形成された電子ビーム通過孔６の孔列の総数をＮとしたとき、実施例１ではＬＨ／Ｎ＝０．９１（ｍｍ）である。ここで、ＬＨの単位はｍｍである。一般に、
０．９（ｍｍ）≦ＬＨ／Ｎ≦１．０（ｍｍ）
を満足すると、必要な解像度を確保しつつ、孔列のＸ軸方向ピッチを大きく設定することができる。
【００４４】
本発明に係る実施例１のカラー受像管では、有孔部７１の周辺部での孔列のＸ軸方向ピッチを比較例１と同等とし、中央部、特に中心ＭCと中間位置ＭMとの間の領域での孔列のＸ軸方向ピッチを比較例１に比べて大きくして、孔列のＸ軸方向ピッチの周辺部と中央部での差を小さくすることにより、中間位置ＭM周辺での孔列のＸ軸方向ピッチを十分に確保している。
【００４５】
次に、このような孔列の配置を実現するのに必要なパネル３の内面及びシャドウマスク７の曲面形状について説明する。これらの曲面形状は、中心ＳC，ＭCに対する各位置でのＺ軸方向の変位量である「落ち込み量」により表現できる。図８は、実施例１及び比較例１についての、パネル３の内面及びシャドウマスク７の落ち込み量のＸ軸に沿った変化を示している。上述したように蛍光体ストライプを図３（Ａ）のように均一に形成するためには、パネル３とシャドウマスク７との間隔（ｑ値）を適切に設定する必要がある。
【００４６】
図２に示すように、露光装置の光源１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂからの３つの光線のうち、隣り合う光線のパネル３の内面上での間隔を所望の値にするためには、電子ビーム通過孔６を含む孔列のＸ軸方向ピッチとｑ値を適切に設定することが重要である。
【００４７】
実施例１においては、孔列のＸ軸方向ピッチを図６に示すように設定することでシャドウマスク７の落ち込み量のＸ軸に沿った変化は図８のように設定されている。本実施例１では、図８に示されているように、比較例１に比べて中間位置ＭM及びその周辺での落ち込み量が小さい。このような実施例１のＸ軸に沿った落ち込み量変化曲線をＸ座標値を変数とする高次式で近似すると、高次成分の割合を比較的大きくできるため、ドーミング抑制効果を得ることができる。
【００４８】
また、電子ビーム通過孔６のＸ軸方向の開口幅をＤ、孔列のＸ軸方向ピッチをＰＨとしたとき、これらの比Ｄ／ＰＨは、Ｘ軸方向において図９に示すように変化している。図９の下欄には、Ｘ軸上の主要箇所での比Ｄ／ＰＨの数値を示している。実施例１では、比Ｄ／ＰＨのＸ軸方向における変化を図９に示すように設定することで、たとえドーミングが発生し、電子ビームのランディング位置がずれたとしても、その位置ずれ量に対して黒色非発光層１７の幅を十分に確保することができる。従って、ドーミングが発生した場合であっても、電子ビームが本来照射すべき蛍光体以外の蛍光体を照射する可能性を低減できるので、色純度の劣化を大幅に抑制できる。
【００４９】
特に中間位置ＭMでの比Ｄ／ＰＨを小さく設定することにより、図４の領域３０に高輝度パターンを表示した場合に発生するドーミングパターンに対して有効であり、ドーミングが発生しても、電子ビームと、この電子ビームが本来照射すべき蛍光体に隣接する蛍光体との距離（裕度）が画面全体で均一になるため、画面の色純度の均一性を良好に保つことができる。
【００５０】
有孔部７１の中心ＭCでの電子ビーム通過孔６のＸ軸方向の開口幅をＤＣ、長軸端ＭXでの電子ビーム通過孔６のＸ軸方向の開口幅をＤＨ、中間位置ＭMでの電子ビーム通過孔６のＸ軸方向の開口幅をＤＭとしたとき、本発明においては、
ＤＭ／ＰＨＭ≦０．２４
ＤＨ／ＰＨＨ≦０．２５
を満足することが好ましい。これにより、上記裕度を十分に確保することができ、色純度の劣化を一層防止できる。特に中間位置ＭMで比ＤＭ／ＰＨＭを小さくすることが効果的である。実施例１では、
ＤＭ／ＰＨＭ＝０．２３
ＤＨ／ＰＨＨ＝０．２４
と設定されている。
【００５１】
表２を用いて、実施例１及び比較例１に係るカラー受像管の色純度劣化防止効果を説明する。表２は、色純度の劣化がもっとも激しい図４の領域３０に高輝度パターンを表示した場合の実験結果を示している。表２おいて、「中間位置での電子ビーム移動量」は、パネル３の内面の中間位置ＳMにおいて、図１０に示すように、シャドウマスク７のドーミングにより、電子ビームが本来ランディングすべき位置２１ではなく、位置２２に移動した場合における電子ビームの移動量ＬDを意味する。また、「隣接蛍光体への電子ビームの侵入量」は、中間位置ＳMにおいて、図１０に示すように、シャドウマスク７のドーミングにより電子ビームのランディング位置が位置２１から位置２２に移動することにより、電子ビームが本来照射すべき蛍光体５１ではなく、これの隣に位置する別の蛍光体５２を照射した場合における、電子ビームのランディング位置２２の蛍光体５２に対する侵入量ＤPを示す。また、「対角軸平均曲率半径」は、シャドウマスク７の対角軸端ＭD（図５参照）での落ち込み量から求められる、Ｚ軸及び対角軸を含む面におけるシャドウマスクの見かけ上の曲率半径を意味する。実施例１及び比較例１の対角軸平均曲率半径の値が同一であることは、これらの対角軸端ＭDでの落ち込み量が同一であることを意味している。
【００５２】
【表２】
2006059574.tif 000004
【００５３】
実施例１の中間位置ＳMでの電子ビーム移動量ＬDは、曲率半径１６９４ｍｍの単一曲率半径を有する比較例１のそれの５８％に低減されている。即ち、本発明に係る実施例１のシャドウマスク７の曲面形状は、中間位置ＳMでの電子ビーム移動量ＬDを低減させる効果を有している。
【００５４】
図１０より明らかなように、色純度の劣化は、電子ビームのランディング位置の移動量ＬDを小さくするだけでは十分ではない。ドーミングにより移動した後の電子ビームが、所望する蛍光体５１とは異なる蛍光体５２を照射しないことが必要である。即ち、隣接蛍光体５２への電子ビームの侵入量ＤPの大小が色純度に大きな影響を及ぼす。
【００５５】
実施例１の中間位置ＳMでの隣接蛍光体への電子ビームの侵入量ＤPは、比較例１のそれの３１％に低減されている。電子ビームの侵入量ＤPに関する実施例１の比較例１に対する低減比３１％は、電子ビーム移動量ＬDに関する実施例１の比較例１に対する低減比５８％よりも小さい。これは、実施例１は、色純度の劣化防止効果を、シャドウマスク７の曲面形状のみではなく、シャドウマスク７の電子ビーム通過孔６の配置、パネル３の内面形状、蛍光体スクリーン５を構成する蛍光体及び黒色非発光層１７などの諸条件を最適化することにより得ていることを示している。
【００５６】
従来のカラー受像管では、パネル３の有効部１の外面を平坦にするために、その内面を比較的平坦にし、ドーミングを抑制するためにシャドウマスク７の曲率半径を小さくする一方、電子ビーム通過孔６の孔列のＸ軸方向ピッチをＸ軸方向の中央で小さく、周辺で大きく設定していた。
【００５７】
このため中間位置ＭMにおいて孔列のＸ軸方向ピッチを十分に大きく設定することができなかった。従って、ドーミング量を小さく抑えても、ドーミングによって位置ずれした電子ビームの隣接蛍光体５２に対する裕度を十分に確保できず、色純度が劣化しやすかった。例えば、ドーミングによる電子ビーム移動量ＬDを小さく抑えることができたとしても、電子ビームの侵入量ＤPを小さく抑えることができず、電子ビーム移動量ＬDに関する改善率よりも電子ビームの侵入量ＤPに関する改善率が、実施例１とは逆に悪化するような場合もあった。
【００５８】
本発明は、ドーミングやドーミングによる電子ビーム移動量ＬDを低減するのみならず、シャドウマスクの曲面形状、孔列のＸ軸方向ピッチ、電子ビーム通過孔６のＸ軸方向開口幅などを適切に設定することにより、隣接蛍光体５２への電子ビームの侵入量ＤPを低減している。この結果、色純度の劣化を低減することができる。
【００５９】
実施例１のカラー受像管では、上述したようなシャドウマスクの曲面を実現するため、パネル３の有効部１における肉厚は以下のように設定されている。
【００６０】
図１１は、実施例１及び比較例１について、有効部１の肉厚のＸ軸に沿った変化を、中心ＳCに対する比（％）で示している。図１１の下欄には、Ｘ軸上の主要箇所での肉厚比の数値を示している。中心ＳCでの肉厚をＴC、長軸端ＳHでの肉厚をＴHとすると、実施例１ではこれらの比はＴH／ＴC＝１．２１と設定されている。一般に、ＴH／ＴC≦１．３とすることにより、パネルの重量を低減でき、また、有効部１内における表示輝度の均一性を確保することが容易になるので、好ましい。
【００６１】
図１２は、実施例１及び比較例１について、中間位置ＳMを通りＹ軸に平行な方向に沿った有効部１の肉厚の変化（図７の曲線ＣCに沿った変化）を、中間位置ＳMに対する比（％）で示している。図１２の下欄には、中間位置ＳMを通りＹ軸に平行な軸上の主要箇所での肉厚比の数値を示している。中間位置ＳMでの肉厚をＴM、中間位置ＳMを含みＹＺ面と平行な面と有効部１の周縁とが交差する位置ＳMV（図７参照）での肉厚をＴLとすると、実施例１ではこれらの比はＴL／ＴM＝１．８と設定されている。ドーミング抑制と輝度の均一性とを両立させるためには、１．６≦ＴL／ＴM≦１．９を満足することが好ましい。
【００６２】
上述した電子ビーム通過孔６の孔列のＸ軸方向ピッチを有するシャドウマスク７と、上記の曲面形状を有するパネル３とを組み合わせることで、シャドウマスクのドーミングによる電子ビーム移動量を表２に示したように小さくすることができ、大きなドーミング抑制効果が得られる。
【００６３】
具合的には、本発明では、図８に示したようにパネル３の有効部１の内面の曲率半径を大きくし、且つ、図１１に示したようにＸ軸方向において中心ＳCと長軸端ＳHとでパネルの肉厚差を小さくしている。これが、輝度の均一性とドーミングによるシャドウマスクの変位量の減少という２つの効果を同時に実現している。
【００６４】
図１３は、黒色非発光層が形成されたパネルの有効部１の透過率の分布を示した図であり、図１３（Ａ）はＸ軸に沿った透過率分布図であり、図１３（Ｂ）は対角軸に沿った透過率分布図である。電子ビーム通過孔６のＸ軸方向の開口幅をＤ、電子ビーム通過孔６の孔列のＸ軸方向ピッチをＰＨとしたとき、Ｄ／ＰＨを小さくし、且つ、単位面積あたりの黒色非発光層１７の面積比率を大きくすると、輝度が劣化する。
【００６５】
本発明では、パネル３の肉厚を上記のように適正化することにより、有効部１の中心ＳCでの透過率を４０〜６０％としてコントラストを向上させても、特にＸ軸に沿った輝度の劣化は非常に小さく、これに伴い対角軸端ＳDでも輝度の劣化を抑えることが可能である。
【００６６】
図１４は、パネル３の有効部１の輝度分布を中心ＳCを基準とした輝度比で示した図であり、（Ａ）はＸ軸に沿った輝度比変化図、（Ｂ）は対角軸に沿った輝度比変化図である。実施例１では、比較例１に比べて、輝度の均一性に優れており、有効部１の周縁である長軸端ＳH、短軸端、対角軸端ＳDのいずれにおいても、中心ＳCに対する輝度が７０〜８０％の範囲内であり、視感的に良好である。
【００６７】
さらに、有効部１において単位面積あたりの黒色非発光層１７の面積比率が、有効部１の中心ＳCでＢＲＣ、長軸端ＳHでＢＲＨ、対角軸端ＳDでＢＲＤとしたとき、
ＢＲＤ≦ＢＲＣ≦ＢＲＨ
であることが好ましい。図１５に、実施例１における、単位面積あたりの黒色非発光層１７の面積比率のＸ軸及び対角軸に沿った変化を示す。横軸は中心ＳCからの距離である。図１５の下欄には、主要箇所での面積比率の数値を示している。
【００６８】
パネル３の有効部１の外面が平坦で、シャドウマスク７の材料としてインバー材を採用した従来のカラー受像管においては、シャドウマスク７と鉄材からなるマスクフレーム８との熱膨張率の差が原因で熱工程後、有効部１の周辺で電子ビームのミスランディングが起こり易かった。これを防止するため、従来は、単位面積あたりの黒色非発光層の比率を中心ＳCで最も小さく周辺で大きく設定していた。しかし、実施例１ではシャドウマスク７は表１に示したアルミキルド脱炭鋼からなり、パネル３の肉厚分布を図１２のように設定することで、単位面積あたりの黒色非発光層１７の面積比率を、従来と異なり、上記のように設定することが可能である。その結果、全体の輝度均一性が大幅に向上し、しかも、ドーミングにより位置ずれした電子ビームの隣接蛍光体５２に対する裕度を十分に確保することができる。
【００６９】
また、実施例１のパネル３の重量は、ＴH／ＴCを小さくすることにより、高価なインバー材を用いたときの重量と同等の９．５ｋｇとなっている。
【００７０】
次に、別の実施例として、対角有効寸法６０ｃｍ、アスペクト比４：３、パネル３の有効部１の外面の曲率半径が５０，０００ｍｍのカラー受像管の場合を説明する。以下、この実施例を「実施例２」という。
【００７１】
図１６は、実施例２に係るカラー受像管において、シャドウマスク７のＸ軸方向に隣接する孔列のＸ軸方向ピッチのＸ軸に沿った変化を示している。「比較例２」は、有孔部７１が単一曲率半径を有する球面である従来のカラー受像管のシャドウマスクにおける孔列のＸ軸方向ピッチの変化を示している。図１６の下欄には、Ｘ軸上の主要箇所での孔列ピッチの数値を示している。
【００７２】
実施例２及び比較例２のカラー受像管における、電子ビーム移動量及び隣接蛍光体への電子ビームの侵入量を、上述した表２に併せて示した。
【００７３】
実施例２は、ドーミング発生時の電子ビームのランディング位置の移動量ＬDは比較例２の５７％であるのに対して、隣接蛍光体への電子ビームの侵入量ＤPは比較例２の３８％であり、実施例１と同様に、ドーミングにより電子ビームのランディング位置ずれが生じたとしても、色純度の劣化が生じにくいことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の利用分野は特に限定されず、例えばテレビジョンまたはコンピュータディスプレイ等のカラー受像管に広範囲に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】カラー受像管の一般的構成を示した断面図
【図２】蛍光体スクリーンの形成方法を示した断面図
【図３】（Ａ）は蛍光体スクリーンの拡大正面図、（Ｂ），（Ｃ）は不適切な蛍光体スクリーンの拡大正面図
【図４】シャドウマスクの局部的なドーミングが発生しやすい表示パターンの一例を示した図
【図５】本発明に係るカラー受像管に搭載されるシャドウマスクの一実施形態の斜視図
【図６】実施例１及び比較例１に係るカラー受像管のシャドウマスクにおいて、孔列のＸ軸方向ピッチのＸ軸に沿った変化を示した図
【図７】パネルの内面形状を示す透視図
【図８】実施例１及び比較例１に係るカラー受像管のシャドウマスクにおいて、パネルの内面及びシャドウマスクの落ち込み量のＸ軸に沿った変化を示した図
【図９】実施例１及び比較例１に係るカラー受像管のシャドウマスクにおいて、孔列のＸ軸方向ピッチＰＨに対する電子ビーム通過孔のＸ軸方向の開口幅Ｄの比Ｄ／ＰＨのＸ軸に沿った変化を示した図
【図１０】ドーミングにより電子ビームが本来照射すべき蛍光体ではなく、これの隣に位置する蛍光体を照射している状態を示した図
【図１１】実施例１及び比較例１に係るカラー受像管において、Ｘ軸に沿ったパネルの肉厚の変化を示した図
【図１２】実施例１及び比較例１に係るカラー受像管において、中間位置ＳMを通りＹ軸に平行な方向に沿ったパネルの肉厚の変化を示した図
【図１３】実施例１及び比較例１に係るカラー受像管において、パネルの有効部の透過率分布を示した図であり、（Ａ）はＸ軸に沿った透過率分布図、（Ｂ）は対角軸に沿った透過率分布図
【図１４】実施例１及び比較例１に係るカラー受像管において、パネルの有効部の中心に対する輝度比変化を示した図であり、（Ａ）はＸ軸に沿った輝度比変化図、（Ｂ）は対角軸に沿った輝度比変化図
【図１５】実施例１に係るカラー受像管において、単位面積あたりの黒色非発光層の面積比率のＸ軸及び対角軸に沿った変化を示した図
【図１６】実施例２及び比較例２に係るカラー受像管のシャドウマスクにおいて、孔列のＸ軸方向ピッチのＸ軸に沿った変化を示した図
【符号の説明】
【００７６】
１  パネルの有効部
２  パネルのスカート部
３  パネル
４  ファンネル
５  蛍光体スクリーン
６  電子ビーム通過孔
７  シャドウマスク
７１  有孔部
７２  無孔部
７３  スカート部
８  マスクフレーム
９  シャドウマスク構体
１０  ネック
１１  電子ビーム
１２  電子銃
１３  偏向装置
１５  弾性支持体
１６  スタッドピン
１７  黒色非発光層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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