(57)【要約】受像管内部に取り付けられたフレーム（２８）により支持されたテンション・マスク（２４）を有するカラー受像管（１０）である。フレームは、炭素鋼材からなり、マスクは、管の通常動作温度範囲で単位長さにつき実質的にフレームよりも膨張せず、且つ管加工中に利用されるより高い熱循環温度範囲で単位長さにつき実質的にフレームと同等に膨張する、ニッケル合金材からなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内部に取り付けられた支持フレームにより支持されたテンション・マスク（２４）を有するカラー受像管（１０）であって、
炭素鋼または合金鋼からなるフレーム（２８）と、
管の通常動作温度範囲で単位長さにつき実質的にフレームよりも膨張せず、且つ管加工中に利用されるより高い熱循環温度範囲で単位長さにつき実質的にフレームと同等に膨張する、ニッケル合金からなるマスクと、
を含むカラー受像管。
【請求項２】
ニッケル合金は３２．５±０．５％のニッケル含量を有する、請求項１に記載のカラー受像管。
【請求項３】
管の通常動作温度範囲は、２５℃〜１２０℃であり、管加工中の管の熱循環温度範囲は、４１０℃〜５００℃である、
請求項１に記載のカラー受像管。
【請求項４】
管内部に取り付けられた支持フレームにより支持されたテンション・マスク（２４）を有するカラー受像管（１０）であって、
第１の温度で第１の平均熱膨張係数を有し、第２の温度で第２の平均熱膨張係数を有する第１の素材からなるフレーム（２８）（但し、前記第２の温度は、実質的に前記第１の温度より高い）と、
前記第１の温度で、前記第１の素材の前記第１の平均係数より実質的に低い第３の平均膨張係数を有する第２の素材からなるマスク（但し、前記第２の素材は、前記第２の温度で、前記第１の素材の前記第２の平均係数に比較的近い前記第４の平均熱膨張係数を有する）と、
を含むカラー受像管。
【請求項５】
前記第３の平均係数は、前記第１の平均係数の約２５〜５０％であり、前記第４の平均係数は、前記第２の平均係数の約９５〜１０５％である、請求項４に記載のカラー受像管。
【請求項６】
前記第１の平均熱膨張係数は、約１２×１０−６ｍ／ｍ／Ｋであり、前記第２の平均熱膨張係数は、約１４×１０−６ｍ／ｍ／Ｋであり、前記第３の平均熱膨張係数は、約３〜６×１０−６ｍ／ｍ／Ｋであり、且つ前記第４の平均熱膨張係数は、約１４×１０−６ｍ／ｍ／Ｋである、請求項４に記載のカラー受像管。
【請求項７】
管内部に取り付けられたフレーム（２８）により支持されたテンション・マスク（２４）を有するカラー受像管（１０）であって、
炭素鋼または合金鋼からなるフレームと、
ニッケル含量が約３２％〜３３％であるニッケル合金からなるマスクと、
を含むカラー受像管。
【請求項８】
マスク材のニッケル含量が約３２．５％である、請求項７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、テンション・マスク（ｔｅｎｓｉｏｎｅｄ  ｍａｓｋ：伸張マスク）を有するカラー受像管（ブラウン管）に関し、特に、比較的低い熱膨張係数を有する材料からなるテンション・マスク（ただし、マスク材は、高い管加工温度で、同加工温度におけるフレームの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する）を、通常の動作温度でかなり高い熱膨張係数を有する支持フレームに連結するための手段を有する受像管（ｔｕｂｅ：チューブ、管）に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー受像管は、３つの電子線を発生して、受像管のスクリーンに当てるための電子銃を含んでいる。スクリーンは、管のフェースプレートの内面にあり、３つの異なる発光色の蛍光体素子が配列されてなる。電子銃とスクリーンとの間には、各々の電子線が、その電子線にかかる蛍光体素子だけに衝突するようにするための色選別電極（シャドー・マスクまたはフォーカス・マスクの何れかであり得る）が配置されている。シャドー・マスクは、鋼鉄等の金属薄板であり、通常、受像管のフェースプレート内面に沿ってほぼ平行に設けられている。
【０００３】
カラー受像管のある種のものは、フェースプレート・パネル内に取り付けられたテンション・マスクを有している。マスク上の張力を維持するために、マスクは比較的強靭な支持フレームに取り付けられなければならない。この種の受像管が消費者に広く受け入れられたにもかかわらず、依然として、受像管の重量およびマスク・フレーム組立て費用を減らすための更なる改良の必要がある。
【０００４】
テンション・マスク管において、マスク上に要求される張力が低減されれば、より軽いフレームを利用できることが提案されている。必要とされるマスク張力を低減する一つの手段は、低い熱膨張係数を有する素材からマスクを作ることである。しかし、このような素材からなるマスクは、管製造に必要な熱加工中の、および管の動作中の膨張のいかなる不一致をも防止するために、類似の熱膨張係数を有する素材からなる支持フレームを必要とする。例えば、インバー（Ｉｎｖａｒ：アンバー）合金等の低い熱膨張係数を有する金属材料は、比較的高価であるため、同等或いは類似の低膨張材からマスクおよびフレームを作るとかなり費用が掛かる。従って、低膨張テンション・マスクと廉価な高膨張支持フレームとの組合せを使用することが望ましい。しかし、熱膨張係数のかかる不一致については、テンション・マスクとその支持フレームの間に熱膨張係数の相当な不一致がある場合に生じる問題を解決することが必要である。この不一致について、数多くの解決策が提案されてきたが、それらの解決策は実施が困難であるか、或いは非常に高価であることが分かった。従って、今もなお、マスク材およびフレーム材選別に対する他の解決策が、必要とされている。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、受像管内部に取り付けられたフレームにより支持されたテンション・マスクを有するカラー受像管の改良を提供するものである。フレームは、炭素鋼または低合金鋼から製造され、マスクは、前記管の通常動作温度範囲で単位長さにつき実質的にフレームよりも膨張せず、且つ管加工中に利用されるより高い熱循環温度範囲で単位長さにつき実質的に前記フレームと同等に膨張する、ニッケル合金材から製造される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、矩形のフェースプレート・パネル１２およびファンネル１５により連結されるネック部１４を備えたガラス・エンベロープ１１を有するカラー受像管１０を示している。ファンネル１５は、アノード・ボタン１６からパネル１２へ、そしてネック部１４まで及ぶ内部導電被膜（図示せず）を有している。パネル１２は、実質的に円筒形の表示フェースプレート１８と、ガラス・フリット１７によりファンネル１５に溶着された周辺フランジまたは側壁２０とを備えている。３色の蛍光体スクリーン２２は、フェースプレート１８の内面で支持されている。スクリーン２２は、三連構造（ｔｒｉａｄ：トライアッド）に配列された蛍光体線を有する線スクリーンであり、それぞれの三連構造は３色の蛍光体線を含んでいる。色選別テンション・マスク２４は、スクリーン２２に対して、所定の間隔を置いて着脱自在に取り付けられる。図１において、破線により図示される電子銃２６は、ネック部１４の内部中央に搭載されており、３つの並列する電子線、即ち中心線および２つの外側線を生成して、収束経路に沿ってマスク２４を介してスクリーン２２に照射する。
【０００７】
受像管１０は、例えばファンネル−ネック接合部の近辺に示されるヨーク３０のような外部磁気屈折ヨークと共に使用されるように設計されている。ヨーク３０は、動作中は３つの電子線に磁場をかけて、電子線をスクリーン２２の上の矩形ラスタにおいて水平および垂直に走査させる。
【０００８】
図２および図３に示すように、テンション・マスク２４は、２つの長辺３２および３４と、２つの短辺３６および３８とを含む周辺フレーム２８に取り付けられている。フレームの２つの長辺３２および３４は、管の中心長軸Ｘと平行になっており、２つの短辺３６および３８は管の中心短軸Ｙと平行になっている。テンション・マスク２４は、マスクの短軸に平行な複数の金属細長片（ｓｔｒｉｐｅ：ストライプ）３９を含み、その間で多数の細長い隙間４１を有する隙間部を含んでいる。各々の隙間４１は、マスク２４の２つの長辺３２および３４の間に延びている。
【０００９】
図３に詳細に示したように、フレーム２８の各々の２つの長辺３２および３４（図示せず）は、Ｌ形断面に配置された２つの垂直なフランジ４０および４２により形成されている。マスク２４が取り付けられるフランジ４０は、マスク上の最適な張力コンプライアンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）が得られるように、各々の部材の中心から端にかけて長手方向に高さを変化させたものであってもよい。短辺３６および３８の（図示せず）の各々は、Ｌ形断面の上部を有する。フレームの好ましい実施形態としてＬ形断面を有するものを示したが、本発明ではまた、他のフレーム設計、例えば管およびカンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ：片持ちばり）を使用するものや、その他のテンション・マスクに必要な強度を維持するための構造を利用するものであってもよい。
【００１０】
本発明における重要な因子（ファクター）は、マスクおよびフレームのための材料の選択である。かかる選択には、合理的コストで最高の組合せを得るために、各々の材料の関係を慎重に分析することが必要である。図４は、管動作の正常温度範囲内（２５℃から１２０℃）で、４つのニッケル（Ｎｉ）合金および炭素鋼の熱膨張を比較したものである。３６％のＮｉインバーが、この通常作動範囲内で最小の膨張量を有し、３２．５％のＮｉ合金が、他の２つのニッケル合金（３２．１％および４２％）よりも、インバーに近い膨張量を有することが分かる。
【００１１】
図５は、図４のグラフの範囲を拡大して、４１０℃から５００℃までの典型的な管加工温度範囲を含むより広範な温度範囲内で、同じ４つのニッケル合金および炭素鋼の熱膨張を比較して示したものである。３２．５％および３２．１％Ｎｉ合金の管加工温度範囲における膨張量が炭素鋼のそれに極めて近いのに対して、４２％Ｎｉ合金および３６％インバー合金のこの範囲における膨張量は、炭素鋼の膨張と大きく異なることが分かる。
【００１２】
この分析から、通常作動温度範囲では、その熱膨張挙動により、３２．５％Ｎｉ合金が最良であるインバー（３６％Ｎｉ合金）の特徴にほぼ一致し、それによりこの通常作動温度範囲での低膨張を提供することが分かる。しかし、インバー・マスクと鋼鉄フレームの組合せによりは大きな膨張量の不一致が起こる熱加工温度範囲では、３２．１％Ｎｉ合金マスクの膨張が、炭素鋼フレームの膨張にほぼ一致し、３２．５％Ｎｉ合金の膨張も炭素鋼の膨張に非常に近い。この分析から、３２．５％Ｎｉ合金が、炭素鋼フレームと共に使用されるテンション・マスクに対して最適な材料となることが決定されたが、３１％Ｎｉから３３％Ｎｉの範囲のその他のマスク合金も、マスクおよび鋼鉄フレーム間の十分なコンプライアンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）を提供することができ、また十分な熱膨張制御を提供し得るものであった。
【００１３】
図６は、マスク・フレーム組立品を２５℃から５００℃の間の各温度に保持したときの、固定鋼鉄フレームに取り付けられた３６％のＮｉ（インバー）、３２．１％Ｎｉおよび３２．５％Ｎｉの合金からなるテンション・マスクに生じた応力の比較を、同じ組成範囲の代表的な冷間圧延鉄−ニッケル合金の圧延方向に対する直交方向および長手方向の弾性限界と同時に示したものである。
【００１４】
３２．５％Ｎｉ合金で発生する最大応力は２０ｋｓｉ以下であり、約２００℃で生じており、３２．１％Ｎｉ合金で発生する最大応力は約１０ｋｓｉであり、約１５０℃で生じている。両者の最大応力レベルは何れの温度でも表示された合金の弾性限界より低いのに対し、３６％Ｎｉ合金（インバー）は約３８０℃で５０ｋｓｉの最大の応力を示し、広い温度範囲に亘って前記合金の弾性限界を上回っている。
【００１５】
試料の応力が弾性限界を上回る場合、弾性変形から塑性変形への伸張性移行が生じ原形に復元することができなくなる。テンション・マスクでは、これに起因にして、高温加工条件から室温へ復帰する際に重積またはしわが生じる。好ましい実施形態では、（１）マスクの輪郭変形が起こらず、それにより水平方向のしわ（ｗｒｉｎｋｌｅ：ひだ）が抑制される、（２）ストランド長さにおけるクリ―プ（ｃｒｅｅｐ：ずれ）が最小限に抑えられ、それにより垂直方向の張力が保たれる、という利点がある。
【００１６】
一般に、第１の温度で第１の平均熱膨張係数を有し、第２の温度で第２の平均熱膨張係数を有する第１の素材からなるフレームを用いることが好ましい。第２の温度は、実質的に第１の温度より高い。かかるフレームについて、マスクは、第１の温度で、第１の素材の第１の平均係数より実質的に低い（例えば、約２５％から５０％低い）第３の平均膨張係数を有する第２の素材から作られる。第２の素材は、第２の温度で、第１の素材の第２の平均係数に比較的近い（例えば、約９５％から１０５％以内の）第４の平均熱膨張係数を有する。一実施形態において、第１の平均熱膨張係数は約１２×１０−６ｍ／ｍ／Ｋであり、第２の平均熱膨張係数は約１４×１０−６ｍ／ｍ／Ｋであり、第３の平均熱膨張係数は約３〜６×１０−６ｍ／ｍ／Ｋであり、および第４の平均熱膨張係数は約１４×１０−６ｍ／ｍ／Ｋである。
【００１７】
他の好ましい実施形態において、４つの側部からなるフレームは、Ｌ形断面を有し、好ましくは０．１７５ｃｍ程度の壁厚を有する４１３０鋼からなる。４１３０鋼鉄は、合金鋼である。ここで、合金鋼には、８％の以下の合金含量である低合金鋼、および低合金鋼の変形である強度低合金鋼が含まれる。炭素鋼は、通常許容される量のマンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ：ケイ素）、銅および微量に含まれる他の元素以外の特定最小量のいかなる合金元素をも含んでいない鋼鉄である。フレーム側部は、Ｌ形断面を有するものを示したが、Ｃ形状、三角形状、または矩形状の断面とするものであってもよい。この好ましい実施形態におけるマスクは、例えば、炭素０．１２％、マンガン０．６０％、シリコン０．２５％、ニッケル３２．５％および残部が鉄である構成成分からなる米国カーペンター・テクノロジー社（Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製のカーペンター・テンパラチャー・コンペンセータ（Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）「３２」のような、３２．５％ニッケル鉄合金から作られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態にかかるカラー受像管の部分的に軸方向断面を含む側面図である。
【図２】テンション・マスク・フレーム組立品の斜視図である。
【図３】図２のマスク・フレーム組立品の部分斜視図である。
【図４】通常の管作動温度範囲における５つの素材の熱膨張を示す図である。
【図５】管加工温度範囲における５つの素材の熱膨張を示す図である。
【図６】３つの異なるＦｅ−Ｎｉ材の温度対熱応力、並びに鉄−ニッケル合金薄板の圧延方向に対する長手方向および横方向の鉄−ニッケル合金の弾性限界、を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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