(57)【要約】ドットシャドウマスク（１３）の構造及びインライン電子銃（１０）を備えるカラー表示管（１）において、スクリーン（６）の幾何学的形状及び偏向ユニット（１１）により生成される偏向場が、水平走査線（３５）に対するシャドウマスク（１３）の1つの開口に対応する３つの蛍光体ドット（赤、緑及び青）の回転である、トリオの回転をもたらす。この問題は、水平線（３５）に湾曲した形状を与えることにより解決され得る。しかしながら、従来技術の状況は放物線形状を用いるものであり、過酷なモアレの問題を引き起こす。なぜなら、垂直ピッチａｓｖが、垂直方向のスクリーン端において猛烈に影響を受けるからである。この問題が、水平線（３５）の形状に４次項、また更には６次項を用いることにより解消され得る。純粋４次関数は、垂直ピッチａｓｖ（３８）の変動を、放物線を用いた従来技術の状況に対して50%低減する。そして、純粋６次関数は、67%もの低減をもたらす。
2005501380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃、スクリーンを備える表示窓及び前記電子銃と前記スクリーンとの間に位置付けられるシャドウマスクを持つ色選択電極を有するカラー表示管であって、中心点並びに該中心点で交差する水平軸及び垂直軸を持つ前記シャドウマスクに、実質的に水平及び垂直の線上に配設される円形開口の六角パターンが設けられているカラー表示管において、
水平線上の各開口が、
【数１】
2005501380.tif 000016
により表され得る２ｎ次の多項式である湾曲した軌跡に追従し、ここで、ｘは前記中心点に対して測られた水平座標、ｙは同垂直座標、ｙ０は前記水平線と前記垂直軸との交点、ａ０＝１、及びａ２ｋは１≦ｋ≦ｎに係る定数であり、これら定数の少なくとも１つは０に等しくないことを特徴とするカラー表示管。
【請求項２】
請求項１に記載のカラー表示管において、
【数２】
2005501380.tif 000017
であり、少なくともａ４又はａ６が０に等しくないことを特徴とするカラー表示管。
【請求項３】
請求項２に記載のカラー表示管において、
【数３】
2005501380.tif 000018
であり、ここで、ｘｍａｘは所与の水平線上の最大水平座標であることを特徴とするカラー表示管。
【請求項４】
請求項２または３に記載のカラー表示管において、
【数４】
2005501380.tif 000019
であることを特徴とするカラー表示管。
【請求項５】
請求項２または３に記載のカラー表示管において、
【数５】
2005501380.tif 000020
であることを特徴とするカラー表示管。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載のカラー表示管用のシャドウマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子銃、スクリーンを備える表示窓及び前記電子銃と前記スクリーンとの間に位置付けられるシャドウマスクを持つ色選択電極を有するカラー表示管であって、中心点並びに該中心点で交差する水平軸及び垂直軸を持つ前記シャドウマスクに、実質的に水平及び垂直の線上に配設される円形開口の六角パターンが設けられているカラー表示管に関する。
【０００２】
本発明は更に、斯かるカラー表示管用のシャドウマスクに関する。
【背景技術】
【０００３】
冒頭段落に述べられるようなカラー表示管は一般に知られている。“ドットタイプ(dotted type)”シャドウマスクとも呼ばれる、六角構造で配設される概ね円形の開口のパターンを備えるシャドウマスクは、例えばコンピュータモニタ等のデータを表示するための陰極線管（ＣＲＴ）でよく用いられる。
【０００４】
この種のカラー表示管はしばしば、斯かる管の幾何学的構造に起因して、ランディング性能の悪化を示す。1つのトリオのドットは、スクリーン上で回転される傾向にある。トリオは、シャドウマスク内の1つの開口に対応する３つの異なる色の蛍光体を含む３つのドットの組である。“トリオの回転(triad rotation)”と呼ばれるこの現象に起因して、カラー表示管のランディングはよりクリティカルなものとなり、結果として、色純度性能が悪化する。
【０００５】
原則的に、表示スクリーンの角で最も顕著であるこのトリオの回転の問題は、水平線にトリオの回転の大きさに追従する形状を与えることにより解決することができる。この結果として、水平線は、樽状(barrel-shaped)にならなければならない。これは、米国特許第US 3,721,853号公報に開示され、改善された色純度を持つカラー表示管となる。
【０００６】
しかしながら、米国特許第US 3,721,853号公報に記載の解決法は別の問題をもたらす。即ち、樽状の水平線に起因して、水平線間の距離、即ち、垂直ピッチが、スクリーン全体にわたって極めて大きく変化し、モアレの問題を引き起こす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、トリオの問題を適切に解決し、しかも卓越したモアレ性能を持つ改善されたシャドウマスクを備えるカラー表示管を提供することによりこの不利な点を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、この目的は、水平線上の各開口が、
【数６】
2005501380.tif 000003
により表され得る２ｎ次の多項式である湾曲した軌跡(curved trajectory)に追従し、ここで、ｘは前記中心点に対して測られた水平座標、ｙは同垂直座標、ｙ０は前記水平線と前記垂直軸との交点、ａ０＝１、及びａ２ｋは１≦ｋ≦ｎに係る定数であり、これら定数の少なくとも１つは０に等しくないことを特徴とするカラー表示管により達成される。
【０００９】
本発明は、２以上の次数の多項式を用いることにより、角において同じ大きさの水平線の傾きを得ることができるが、位置的な差がより小さくなるであろう、という洞察に基づいている。これは、純粋放物線形状の水平線を持つ従来技術のシャドウマスクとは異なる。これは、多項式の関数の性質の直接の結果である。結果として、中央領域と端領域との間の垂直ピッチの差が小さくなるであろう。このやり方は、垂直ピッチのかなり小さなずれと組み合わせて、角におけるトリオの回転を十分に補償するシャドウマスクの設計を可能にし、これは、カラー表示間のモアレ性能に対して非常に有益である。
【００１０】
原則的に、殆どの場合、満足のいく解決が、
【数７】
2005501380.tif 000004
であり、少なくともａ４又はａ６が０に等しくないことを特徴とする水平線形状で達成されるであろう。
【００１１】
トリオの回転の方向は、垂直端における垂直ピッチが垂直軸上よりも小さくなるようなものである。これは、水平線を樽状にすることにより達成される。これは、水平線に対する式の１次導関数が、
【数８】
2005501380.tif 000005
であり、ここで、ｘｍａｘが水平軸の端におけるｘ座標である条件を満たすべきであることを意味する。
【００１２】
好ましい実施例においては
【数９】
2005501380.tif 000006
である。導関数が純粋４次項である水平線によれば、トリオの回転に対抗する傾きが同一のままで、垂直ピッチのずれが、放物線項と比較して２のファクターで改善される。
【００１３】
他の実施例においては、垂直ピッチの導関数に対する改善を、水平線形状に対する式に純粋６次項を用いることにより、即ち、水平線形状が
【数１０】
2005501380.tif 000007
で与えられることにより３のファクターで向上させることができる。
【００１４】
本発明は更に、斯かるカラー表示管用のシャドウマスクに関する。
【００１５】
本発明のこれらの及びその他の特徴は、以下に記載の図面及び実施例を参照した非限定的な例示により明らかとなり、詳述されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に示されるカラー表示管１は、表示窓３、漏斗形状部４及び首部５を備える真空ガラスエンベロープ２を有する。表示窓３の内側には、異なる色（例えば赤、緑及び青）で発光する蛍光体のドットのパターンを持つスクリーン６が配設されてもよい。蛍光体パターンは、電子銃１０により生成される３つの電子ビーム７、８及び９により励起される。スクリーン６に向かう途中、これら電子ビーム７、８及び９は、該電子ビーム７、８及び９が系統的にスクリーン６を走査するように偏向ユニット１１により偏向される。
【００１７】
電子がスクリーン６に衝突する前に、該電子は色選択電極１２を通過する。この色選択電極１２は、実際に色を選択する部分であるシャドウマスク１３を有する。即ち、シャドウマスク１３は、電子が適切な色の蛍光体にのみ衝突するようにして電子ビームを交差させる。本発明によるシャドウマスク１３には円形開口が設けられている。ここで、円形(round)は、正円(circular)、楕円(elliptical)、長い円(elongate)又は同様の形状を意味すると解されたい。更に、色選択電極１２は、シャドウマスク１３を支持するフレーム１４を有する。フレーム１４は、表示窓３から吊られている。
【００１８】
ドットスクリーンパターン(dotted screen pattern)を持つカラー表示管１において、シャドウマスク１３には、通例、水平線２１及び垂直線２２に配設される開口２０のパターンが設けられている。図２は、このよく用いられるシャドウマスクパターンを示す。スクリーン６上で蛍光体ドットの六角構造を得るために、シャドウマスク１３の開口は水平線及び垂直線の交点において１つおきに現れることに注意されたい。ドットシャドウマスク(dotted shadow mask)１３を備えるカラー表示管１において、水平マスクピッチａｍｈ２３は、同一水平線上の隣接する２つの開口間の距離として規定される。同様に、垂直マスクピッチａｍｖ２４は、同一垂直線上の隣接する２つの開口間の距離として規定される。
【００１９】
最新のカラー表示管１において、電子銃１０は水平面において３つの電子ビームを生成する。このタイプの電子銃は、“インライン”電子銃と呼ばれる。結果として、シャドウマスク内の各開口２０は、同様に水平方向に配設されるスクリーン６上の蛍光体ドットのトリオ(triad)に対応する。各トリオは、例えば赤、緑及び青等の原色の１つで光を放出することが可能な蛍光体ドットを有する。これは、図４Ａにおいて、各々のドット内にＲ、Ｇ及びＢの文字で示されている。トリオは、各トリオの中心ドットが交点に位置されるようにして、水平線３５及び垂直線３６上に配設される。
【００２０】
図３は、“インライン”電子銃１０と組み合わせたドットシャドウマスク１３に係る表示窓３のスクリーン６上のトリオの配列を示している。簡便さのため、表示窓３の中心に原点３０を持つ座標系が選択されていて、水平軸はｘ軸３１、垂直軸はｙ軸３２である。なお、この座標系の選択は、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【００２１】
例えば米国特許第US 3,721,853号公報に見られるように、開口が直線状の水平線上に配列されるドットタイプのシャドウマスク１３を備えるカラー表示管１において、トリオの回転が起きることはよく知られている。動作時偏向ユニット１１により生成される偏向場、及び表示窓３の内側におけるスクリーン６の形状がしばしば略々球状に湾曲されている事実に起因して、トリオがスクリーン６上で回転され、軸３１及び３２からずれた位置につく。この回転は、概して、対応するスクリーン位置のｘ座標及びｙ座標の積に比例する。座標ｘＳ及びｙＳにより与えられる点Sをあるスクリーン位置３４を示すために用いた場合、トリオが回転される角度φとして表されるトリオの回転の大きさは、
【数１１】
2005501380.tif 000008
により与えられる。ここで、Ｃｔは、偏向場及び表示窓３の内側の幾何学的形状に依存する定数である。これから、トリオの回転はカラー表示管１の角部において最大であり、故に、色純度性能がこれら領域において最もクリティカルであることが分かる。
【００２２】
図４に示されるように、トリオの回転はカラー表示管１におけるランディング性能に対して悪影響を及ぼす。カラー表示管１上で良好な色純度を持つ画像を表示するために最も重要なことは、電子ビーム７、８及び９が適切な色の蛍光体に到達することである。ランディングエラーは、電子が適切な蛍光体に衝突しない場合に輝度の損失を招き、まして、電子が異なる色の隣接する蛍光体に衝突する場合誤った色を招く恐れがある。
【００２３】
図４Ａは、トリオの回転がない状態を示している。即ち、全ての蛍光体ドットが概ね等しく離間されている。これは、最良のランディング性能を与える。なぜなら、電子ビーム７、８及び９がその公称位置からずれ得る距離が、この状態において最適だからである。スクリーン６上の水平ピッチ３７及び垂直ピッチ３８は、ａｓｈ及びａｓｖにより示されている。スクリーン６上への電子ビーム７、８及び９の投射に起因して、スクリーンピッチ３７及び３８は、対応するマスクピッチ２３及び２４よりも僅かに大きい。
【００２４】
図４Ｂは、例えばスクリーンの角の領域の場合のような、角度φにわたるトリオの回転の作用を示している。この例においては、ランディング性能が非常に悪いことが明らかである。即ち、赤色の蛍光体ドットと青色の蛍光体ドットとが重畳し、良好なランディング性能を不可能なものとしている。この問題を解決する幾つかの方法がある。１つの方法は、水平線３７間の距離ｄ３９を増加させる、例えば、ｄ３９から図４Ｃに示されるｄ’４０に増加させることである。結果として、蛍光体ドットは最早重畳せず、良好なランディング性能を得ることができる。しかしながら、このやり方では、面積当たりのトリオの数を減らすこととなり、特に角の領域において輝度レベルの低下を招く。これにより、スクリーン６上の輝度分布の均一性が劣ることとなり、これは望ましくない様相である。
【００２５】
前記問題を解決する別の方法は、シャドウマスク１３内の開口２０が配列される水平線２１を湾曲させ、スクリーン６上でこれら湾曲された線が該スクリーン６上の各位置に対してトリオの回転の方向に延びるようにすることである。この状態が図４Ｄに示され、これは、輝度の低下なしに良好なランディング性能を招く。
【００２６】
従来技術のカラー表示管１において、この解決法は、水平線３５に放物線関数の形状を与えることにより実施されている。これに起因して、水平線３５間の距離ｄ３９は、ｘ座標が０からｘｍａｘに増加する場合に減少するであろう。これは、カラー表示管１のモアレ性能に対する重大な欠点である。所与の数の表示される走査線に対して、走査線の数と垂直ピッチａｓｖとの間の比率が、カラー表示管のモアレ作用を決定する最も重要なパラメータである。理想的に選択された比率からほんの数パーセントずれるだけで、重大なモアレの問題を引き起こす恐れがある。
【００２７】
本発明によれば、これらモアレの問題が、水平線３５に対してより高次の多項式の形状を選択することにより大幅に解消される。この思想は、端、即ち、ｘ座標が概ねｘｍａｘである位置において傾きとトリオの回転の大きさとが整合するように水平線３５を成形し、且つ中間領域に対して水平線の傾きとトリオの回転の角度との間に僅かなずれを持たせることにある。
【００２８】
本発明は、図５を参照して例示され、以下の非制限的な例により論じられるであろう。
【００２９】
カラー表示管１が以下の特性を持つと仮定する。水平方向に320mm及び垂直方向に240mmの大きさを持つスクリーン。故に、ｘｍａｘ＝160mm、ｙｍａｘ＝120mm。
【００３０】
更に、φとしても示される角におけるトリオの回転が4°であると仮定する。
【００３１】
従来技術によるカラー表示管１においては、水平線形状が、以下の式
【数１２】
2005501380.tif 000009
により表され得る２次関数５０である。
【００３２】
ここで、ｘ＝ｘｍａｘである端におけるトリオの回転が水平線３５の傾きに等しいという条件を、
【数１３】
2005501380.tif 000010
により数学的に与えることができる。ここから、ａ２を以下のように決定することができる。
【００３３】
【数１４】
2005501380.tif 000011
【００３４】
ｙ０＝ｙｍａｘである上端に沿う水平線に係る値を代入すると、ａ２＝-1.82・10-6mm-2が生じる。
故に、ｙ（ｘｍａｘ）＝114.4mmであり、これは、ｙ軸における値ｙ０よりも4.7%小さい、言い換えると、ｘが０からｘｍａｘに増加する場合に、垂直ピッチａｓｖ３８は4.7%減少し、これは重大なモアレの問題を引き起こし得る数値である。
【００３５】
本発明によれば、水平線形状が、４次又は６次の項を有する。純粋４次の水平線形状５１の場合、以下の式が適用される。
【数１５】
2005501380.tif 000012
【００３６】
更に、端におけるトリオの回転φが水平線３５の傾きに等しいという条件が、以下の条件を導く。
【数１６】
2005501380.tif 000013
【００３７】
角に係る値を代入することにより、ａ４＝-3.55・10-11mm-4なる値が得られる。故に、ｙ（ｘｍａｘ）＝117.2mmである。この場合、端における垂直ピッチａｓｖは2.3%減少し、これは、従来技術の状態と比較して50%減っている。この水平線形状は、かなり良好なモアレ性能を与える。
【００３８】
いっそう優れた改善を、上端に沿う水平線形状３５に対して純粋６次多項式５２を用いることにより得ることができる。
【００３９】
ここで、以下の式が有効である。
【数１７】
2005501380.tif 000014
【数１８】
2005501380.tif 000015
これにより、ａ６＝-9.25・10-16mm-6及びｙ（ｘｍａｘ）＝118.1mmが生じ、これは、垂直ピッチａｓｖが、従来技術の値の1/3である僅か1.6%しか減少しない。
【００４０】
これらの例は、より高次の多項式成分を有するように水平線形状を設計することによりカラー表示管1におけるモアレ性能を改善することが可能であることを示している。水平線の傾きが端に沿うトリオの回転に等しくなければならないという条件を維持しつつ、端に沿う垂直ピッチの差を著しく減少させることができる。
【００４１】
図５における水平線の形状から、より高次の多項式の係数に関して、線は、より大部分の軌跡にわたって直線状の水平線に追従することを導くことができ、これはモアレ性能の改善に繋がる。この現象は、線形状をよりいっそう高次にすることにより更に活用することができる。しかしながら、これは、垂直端に沿うピッチのかなり急激な変化を示し、これは、これら端に局部的に沿うピッチ及び輝度の差が大きくすぎるであろう、と言う不利な点を持つ。
【００４２】
無論、その他の、可能なより複合させた関数（possibly more complexfunctions）が水平線３５の形状を描くために用いられてもよい。この理由で、本発明は、４次及び６次多項式の関数に限定されず、同様の要求を満たす関数、即ち、垂直方向のスクリーン端におけるこの関数の傾きが当該個所におけるトリオの回転の大きさに実質的に等しく、同時に、垂直ピッチａｓｖの変化が、良好なモアレ性能を持つために制限されなければならないという要求を満たす関数を含むものである。
【００４３】
要約すると、ドットシャドウマスク１３の構造及びインライン電子銃１０を備えるカラー表示管１において、スクリーン６の幾何学的形状及び偏向ユニット１１により生成される偏向場が、水平走査線３５に対するシャドウマスク１３の１つの開口に対応する３つの蛍光体ドット（赤、緑及び青）の回転である、トリオの回転をもたらす。この問題は、水平線に湾曲した形状を与えることにより解決され得る。しかしながら、従来技術の状況は放物線形状を与えるものであり、過酷なモアレの問題を引き起こす。なぜなら、垂直ピッチａｓｖが、垂直方向のスクリーン端において猛烈に影響を受けるからである。この問題が、水平線３５の形状に４次項、また更には６次項を用いることにより解消され得る。純粋４次関数は、垂直ピッチａｓｖ３８の変動を、放物線を用いた従来技術の状況に対して50%低減する。そして、純粋６次関数は、67%もの低減をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明によるカラー表示管の断面図である。
【図２】ドット構造を持つシャドウマスクの断面である。
【図３】表示窓の概略図であって、直線状の水平線を持つシャドウマスクについて数ヶ所でトリオの回転を示している。
【図４Ａ】トリオの回転の結果を示すスクリーン上の幾つかのトリオの配列を示している。
【図４Ｂ】トリオの回転の結果を示すスクリーン上の幾つかのトリオの配列を示している。
【図４Ｃ】トリオの回転の結果を示すスクリーン上の幾つかのトリオの配列を示している。
【図４Ｄ】トリオの回転の結果を示すスクリーン上の幾つかのトリオの配列を示している。
【図５】上端に沿う水平線形状である。
【図５】
2005501380.tif 000021
【国際公開パンフレット】
2005501380.tif 000022
2005501380.tif 000023
2005501380.tif 000024
2005501380.tif 000025
2005501380.tif 000026
2005501380.tif 000027
2005501380.tif 000028
2005501380.tif 000029
2005501380.tif 000030
2005501380.tif 000031
2005501380.tif 000032
2005501380.tif 000033
2005501380.tif 000034
2005501380.tif 000035
2005501380.tif 000036
2005501380.tif 000037
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005501380.tif 000038
【国際調査報告】
2005501380.tif 000039
2005501380.tif 000040