(57)【要約】【課題】外力に対して十分なマスク曲面強度を有したシャドウマスクを備え、画像品位の良好なカラー陰極線管を提供することにある。【解決手段】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。主マスクは、蛍光体スクリーンのほぼ全域に対応した電子ビーム通過孔が形成された有効部を有している。補助マスクは、主マスクの有効部の短軸を含む領域に重ねて固定されている。シャドウマスクの補助マスクが固定された領域の長軸方向に沿った曲率半径は、補助マスクが固定されていない領域の長軸方向に沿った曲率半径よりも大きいく形成されている。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項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有し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全域に対応する複数の電子ビーム通過孔が形成された有効部を有した主マスクと、上記主マスクの上記短軸を含む領域に重ねて固定され、上記蛍光体スクリーンの一部に対応する複数の電子ビーム通過孔を有した補助マスクと、を具備し、
上記シャドウマスクの上記補助マスクが固定された領域の上記長軸方向に沿った曲率半径は、上記補助マスクが固定されていない領域の長軸方向に沿った曲率半径よりも大きいことを特徴とするカラー陰極線管。
【請求項２】
上記補助マスクが固定されている領域におけるシャドウマスクの上記長軸方向に沿った曲率半径をＲｃ、上記補助マスクが固定されていない領域におけるシャドウマスクにおいて、シャドウマスク中心と長軸方向端との中間部における上記長軸方向に沿った曲率半径をＲｍｈとしたとき、
Ｒｃ／Ｒｍｈ  ＞  １０
の関係を満たすことことを特徴とする請求項１に記載のカラー陰極線管。
【請求項３】
上記補助マスクは、上記短軸を長手方向とした帯状に形成さ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。
【請求項４】
上記パネルは、曲率半径が１０，０００ｍｍ以上の外面を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のカラー陰極線管。
【請求項５】
上記長軸方向に沿った上記補助マスクの幅をＬ１、上記長軸方向に沿った上記主マスクの有効部の長さをＬ２とした時、Ｌ１／Ｌ２は１／６ないし１／１０に設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のカラー陰極線管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シャドウマスクを備えたカラー陰極線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラー陰極線管は、ほぼ矩形状の有効部を有したパネルと、このパネルに連接されたファンネルと、ファンネルの小径部に連接された円筒状のネックとからなる真空外囲器を備えている。パネルの有効部内面には、青、緑、赤に発光するドット状またはストライプ状の３色蛍光体層、および遮光層からなる蛍光体スクリーンが形成されている。また、真空外囲器内には、この蛍光体スクリーンに対向してシャドウマスクが配置され、このシャドウマスクには、電子ビーム通過孔として機能する多数の開孔が形成されている。ネック内には、３電子ビームを放出する電子銃が配設されているとともに、ネック外周からファンネルの外周面にかけて偏向ヨークが装着されている。
【０００３】
上記構成のカラー陰極線管では、電子銃から放出された３電子ビームを偏向ヨークの発生する水平、垂直偏向磁界により水平、垂直方向に偏向するとともに、シャドウマスクの電子ビーム通過孔により電子ビームを選別し、蛍光体スクリーンの蛍光体層に入射させることにより、カラー画像を表示する。
【０００４】
近年、カラー陰極線管として、パネル外面の曲率半径を１０，０００ｍｍ以上と実質的に平坦にした完全フラット管が普及してきている。通常、シャドウマスクの電子ビーム通過孔が形成されている有効部は、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、完全フラット管のシャドウマスクは、従来用いられていたパネル外面が曲率を有するカラー陰極線管のシャドウマスクよりも曲率が小さくなり、ほぼ平坦化している。
【０００５】
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。
【０００６】
通常、シャドウマスクは板厚が０．２ｍｍ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、有孔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、有孔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孔面中心すなわち画面センター近傍が最も顕著となる。
【０００７】
そして、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孔面が変形してしまう。この場合、シャドウマスクの電子ビーム通過孔とパネル内面との距離関係が変動し、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。
【０００８】
また、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、テレビジョンセットに組み込んだ際、音声などの振動により、マスク有孔面が共振しやすくなり、画面上に不要な明暗を映し出してしまう。
【０００９】
このような問題を解決する手段として、蛍光体スクリーン全域に対向した主マスクに補助マスクを固定し、シャドウマスクの曲面強度を向上する試みがなされている（例えば、特許文献１）。補助マスクを主マスクに固定することにより、高解像度化に伴うシャドウマスク曲面保持力の劣化を防ぎ、外力によるマスク曲面の変形を防止し、色ずれを防止することが可能となる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１９７９８９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
マスク曲面強度はマスク有効部の全領域で均一な強度分布であることが望ましい。しかし、特許文献１のような主マスクに補助マスクを固定したシャドウマスクは、シャドウマスクの板厚が全域で一定とならない。そのため、シャドウマスクは、その曲面形状によって、補助マスクを貼り合せていない領域が貼り合せた領域に比べ強度が弱く不均一な強度分布となる可能性がある。すると、シャドウマスク全体のマスク曲面強度が劣化し、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部が変形してしまう。この場合、シャドウマスクの電子ビーム通過孔とパネル内面との距離関係が変動し、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。
【００１２】
また、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、テレビジョンセットに組み込んだ際、音声などの振動により、マスク有孔面が共振しやすくなり、画面上に不要な明暗を映し出してしまう。従って、補助マスクを備えたカラー陰極線管においても、更なる改良の余地がある。
【００１３】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、マスク曲面強度の向上したシャドウマスクを備え、画像品位の良好なカラー陰極線管を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
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、を備えている。
【００１５】
上記シャドウマスクは、上記蛍光体スクリーン全域に対応する複数の電子ビーム通過孔が形成された主マスクと、上記主マスクの上記短軸を含む領域に重ねて固定され、上記蛍光体スクリーンの一部に対応する複数の電子ビーム通過孔を有した補助マスクと、を具備し、上記シャドウマスクの上記補助マスクが固定された領域の上記長軸方向に沿った曲率半径は、上記補助マスクが固定されていない領域の長軸方向に沿った曲率半径よりも大きい。
【００１６】
上記のように構成されたカラー陰極線管によれば、補助マスクを設けることにより、シャドウマスク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。また、シャドウマスクの上記補助マスクが固定された領域の長軸方向に沿った曲率半径を、上記補助マスクが固定されていない領域の長軸方向に沿った曲率半径よりも大きくすることにより、補助マスクが固定されていない領域の強度を向上させ、シャドウマスク有効部の全領域で均一な強度分布とすることができる。これにより、シャドウマスクの変形や、振動による画像の劣化を防止し、画像品位の向上を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係るカ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９を備え、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、パネル１のスカート部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。蛍光体スクリーン５は、ドット状あるいはストライプ状の３色の蛍光体層、および遮光層により構成されている。
【００１８】
そして、外囲器９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。
【００１９】
画面アスペクト比１６対９で画面有効径７６ｃｍの３２イ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１０，０００ｍｍ以上であり実質的に平坦となっている。
【００２０】
外囲器９内には、色選別電極であ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の周辺部を支持した断面Ｌ字形の矩形枠状のマスクフレーム８と、を有している。この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弾性支持体３０をパネル１のスカート部２に埋設されたスタッドピン３２に係止することで、パネル１の内側に支持されている。なお、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。
【００２１】
ネック４内には長軸Ｘ方向に沿ってインライン配列された３本の電子ビーム９Ｒ、９Ｇ、９Ｂを放出する電子銃１０が配置されている。そして、上記カラー陰極線管では、電子銃１０から放出された電子ビーム９Ｒ、９Ｇ、９Ｂをファンネル３の外側に取付けられた偏向ヨーク１１により偏向し、シャドウマスク構体６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。
【００２２】
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ないし図５に示すように、シャドウマスク７は、全体としてほぼ矩形状に形成され、外囲器に対応した長軸Ｘおよび短軸Ｙを有し、管軸Ｚはシャドウマスクの中心を通っている。また、シャドウマスク７は、主マスク１４と、この主マスクの一部に重複して取付けられた補助マスク２０と、を備え、部分的に２重構造に構成されている。
【００２３】
主マスク１４は、パネル１の内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４０と、マスク主面の周縁部を管軸Ｚ方向に沿って電子銃側に折り曲げて形成されたスカート部１７と、を一体に備えている。マスク主面４０は、電子ビーム通過孔として機能する多数の開孔１２が蛍光体スクリーン５の全域に対応して形成された矩形状の有効部１３と、有効部を囲んでいるとともに開孔を持たないほぼ矩形枠状の無孔部１６と、を有している。主マスク１４は、低膨張材として知られるアンバー材（Ｆｅ−３６％Ｎｉ合金）などの金属材料で、板厚０．１〜０．２５ｍｍ程度、例えば、板厚０．１８ｍｍに形成されている。
【００２４】
主マスク１４の各開孔１２は、有効部１３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。そして、複数個の開孔１２が有効部１３の短軸Ｙ方向にブリッジ１５を介して直線状に配置されてなる開孔列が、長軸Ｘ方向に所定の配列ピッチＰＨで多数列設けられている。
【００２５】
図３ないし図５に示すように、補助マスク２０は細長い帯状に形成され、主マスク１４の蛍光体スクリーン５側の表面上で、有効部１３の短軸Ｙを含む領域に重ねて固定されている。そして、補助マスク２０は、その長軸方向が、主マスク１４の短軸Ｙと一致して設けられている。
【００２６】
補助マスク２０は、長軸Ｘ方向に沿った幅Ｌ１が主マスク１４の有効部１３の長軸方向長Ｌ２よりも小さく、Ｌ１／Ｌ２は１／６ないし１／１０程度に設定されている。また、補助マスク２０の短軸Ｙ方向に沿った長さは主マスク１４の同方向長さとほぼ等しく形成されている。補助マスク２０は、電子ビーム通過孔として機能する多数の開孔４２が蛍光体スクリーン５の一部に対応して形成された有効部２１と、有効部２１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２３と、更に、各無孔部２３から両端方向へ延出した一対のスカート部２４と、を一体に備えている。
【００２７】
そして、補助マスク２０は、その有効部２１、無孔部２３、スカート部２４が主マスク１４の有効部１３、無孔部１６およびスカート部１７とそれぞれ重なった状態で主マスクに溶接されている。これにより、主マスク１４の短軸Ｙを含む領域は２重構造となっている。補助マスク２０は、主マスク１４と同じくアンバー材から構成され、板厚は０．１〜０．２５ｍｍ程度に形成されている。補助マスク２０の有効部２１に形成された開孔４２の形状および配列間隔は、シャドウマスクとして機能する範囲で適宜設定可能であり、特に問題なければ、主マスク１４と同様に形成される。
【００２８】
図３に示すように、主マスク１４のスカート部１７にはそれぞれ溶接部として機能する複数の舌片部が形成されている。すなわち、短軸Ｙとほぼ平行なスカート部１７の各短辺壁には舌片部３４ａが形成され長軸Ｘ上に位置している。また、長軸Ｘとほぼ平行に延びたスカート部１７の各長辺壁には舌片部３４ｂが形成され短軸Ｙ上に位置している。その他、スカート部１７の各コーナ部にも舌片部３４ｃが形成されている。
【００２９】
舌片部３４ａないし３４ｃの各々は、スカート部１７の延出端縁からマスク主面４０に向かって延びた複数、例えば一対のスリット３５によって形成され、弾性変形可能に形成されている。一方、マスクフレーム８は、主マスク１４のスカート部１７を囲むように、スカート部１７の外側に配置されている。そして、各舌片部３４ａないし３４ｃの自由端部近傍をマスクフレーム８の内面に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に固定されている。舌片部３４ａないし３４ｃは、弾性変形することによりシャドウマスク７とマスクフレーム８との間の熱膨張率差を吸収する。
【００３０】
前述したように、補助マスク２０の各スカート部２４は、主マスク１４のスカート部１７と重なって設けられている。各スカート部２４にはそれぞれスリット３５と整列した一対のスリットが形成され、これらのスリット間に弾性変形可能な舌片部４１が規定されている。各舌片部４１は短軸Ｙ上に位置し、主マスク１４の舌片部３４ｂと重なっている。そして、補助マスク２０の各スカート部２４に形成された舌片部４１は、主マスク１４の舌片部３４ｂと一緒にマスクフレーム８に溶接されている。
【００３１】
上記のように構成されたカラー陰極線管において、シャドウマスク７のマスク曲面強度はマスク曲面形状にも依存する。従来の補助マスクを備えていない３２インチのカラー陰極線管におけるシャドウマスクの場合、以下の表１に示すように、長軸上の短軸Ｙ方向の曲率半径が同等のシャドウマスク１および２においても、長軸Ｘ端の落込み量が異なり長軸方向の曲率半径の分布が異なると、マスク曲面強度は互いに相違する。具体的には、シャドウマスク有効部中心の長軸Ｘ方向に沿った曲率半径をＲｃ、シャドウマスク有効部中心と長軸方向端との中間部におけるシャドウマスクの長軸Ｘ方向に沿った曲率半径をＲｍｈとしたとき、表１に示すように、Ｒｃ／Ｒｍｈが大きいマスク２はＲｃ／Ｒｍｈが小さいマスク１よりもマスク曲面強度が劣化する。すなわち、補助マスクを備えていないシャドウマスクでは、Ｒｃ／Ｒｍｈが大きくなるとマスク曲面強度が低下することが分かる。なお、表１では、マスク１のマスク曲面強度を１として、マスク２のマスク曲面強度を示している。
【００３２】
【表１】
2004327230.tif 000003
【００３３】
そこで、補助マスクを備えた構造の複数のシャドウマスク３ないし８を用意し、各シャドウマスクにおけるマスク曲面形状とマスク曲面強度との関係を、３２インチのカラー陰極線管を用いて実験した。その結果を表２および図６に示す。図４に示すように、補助マスク２０が固定されたシャドウマスク有効部中心の長軸Ｘ方向に沿った曲率半径をＲｃ、補助マスクが固定されていない領域におけるシャドウマスクにおいて、シャドウマスク中心と有効部長軸方向端ｈとの中間部（Ｌ２／４）における長軸Ｘ方向に沿った曲率半径をＲｍｈ、長軸Ｘ端における落ち込み量をＶとしたとき、補助マスクを持たない従来のシャドウマスクと異なる結果が得られた。すなわち、シャドウマスク３ないし８では、Ｒｍｈを小さく又はＲｃを大きくしてＲｃ／Ｒｍｈの値を大きくすることによりマスク曲面強度が向上した。なお、表２では、マスク８のマスク曲面強度を１として、他のマスク３〜７のマスク曲面強度を示している。
【００３４】
【表２】
2004327230.tif 000004
【００３５】
また、図６に示すように、Ｒｃ／Ｒｍｈが１０以上の領域ではマスク曲面強度の向上はなく、ほぼ一定となった。以上のことから、補助マスクを備えたシャドウマスクでは、補助マスクが固定されていない領域の長軸Ｘ方向の曲率半径Ｒｍｈを補助マスクが固定された領域の長軸Ｘ方向の曲率半径Ｒｃよりも小さくすることにより、更に望ましくは、Ｒｃ／Ｒｍｈを１０以上とすることで、シャドウマスク有効部の全領域で均一な強度分布となり、マスク曲面強度は最大となることが確認された。
【００３６】
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１４に補助マスク２０を重ねて固定し２重構造とすることにより、シャドウマスクの最も変形しやすい画面中央近傍の変形を抑制し、マスク曲面強度を向上させることができる。また、シャドウマスクの補助マスクが固定された領域の長軸方向に沿った曲率半径を、補助マスクが固定されていない領域の長軸方向に沿った曲率半径よりも大きくすることにより、補助マスクが固定されていない領域の強度を向上させ、シャドウマスク有効部の全領域で均一な強度分布とすることができる。これにより、シャドウマスクの変形や、振動による画像の劣化を防止し、画像品位の向上したカラー陰極線管を得ることができる。
【００３７】
また、補助マスク２０が固定された領域の長軸Ｘ方向の曲率半径Ｒｃが大きい場合、シャドウマスク７をプレス成形する際、補助マスクが固定された領域の成形量を少なくすることができる。そのため、補助マスク２０が主マスク１４に対して位置ずれるのを抑制することもでき、更に、マスク板厚の差が原因で補助マスクの外周で生じ易いマスクのシワを軽減することもできる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３９】
上述した実施の形態では、補助マスク２０が主マスク１４の蛍光体スクリーン側に配置された構成について説明したが、図７に示すように、補助マスク２０が主マスク１４の電子銃側に配置された構成としても上記と同様の作用効果を得ることができる。なお、図７に示すシャドウマスクにおいて、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説明を省略する。シャドウマスクの開孔は矩形状に限らず、円形としても有効に活用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、シャドウマスクの有効部全域で均一な強度分布として、マスク曲面強度を向上させることができ、外力に対して十分なマスク曲面強度を有したシャドウマスクを備え、画像品位の良好なカラー陰極線管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るカラー陰極線管の長軸を含む断面図。
【図２】上記カラー陰極線管の短軸を含む断面図。
【図３】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および電子ビーム通過孔を示す平面図。
【図４】図３に示すシャドウマスクの長軸方向に沿った断面図。
【図５】図３に示すシャドウマスクの短軸方向に沿った断面図。
【図６】上記シャドウマスクのマスク曲面強度とＲｃ／Ｒｈｍとの関係を示す特性図。
【図７】主マスクの電子銃側表面上に補助マスクを設けた変形例を示すシャドウマスクの断面図。
【符号の説明】
１…パネル、  ５…蛍光体スクリーン、  ６…シャドウマスク構体、
７…シャドウマスク、  ８…マスクフレーム、
９Ｂ、９Ｇ、９Ｒ…電子ビーム、  １０…電子銃、  １４…主マスク、
２０…補助マスク、  １２、４２…開孔、  １３、２１…有効部、
１７、２４…スカート部
【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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