(57)【要約】【課題】シャドウマスク及びこのシャドウマスクを固定するマスクフレームで発生する熱膨張に伴う電子ビームのランディングずれを、マスクフレームとフェースパネルに設けたスタッドピン間に介在する弾性支持体によって補正していたが、この弾性支持体のみではランディングずれを十分に補正するのが難しく、このために蛍光体スクリーン裏面側にアンチドーミングスプレーを施してカーボン層を設けていたが、このカーボン層を設けることにより蛍光面欠点や電子銃の耐電圧特性の劣化が発生するという二次的な弊害が発生しており、本発明ではこのような弊害を起こすカーボン層を設けることなく色純度の劣化を効果的に低減させたカラー受像管を提供する。【解決手段】マスクフレーム１８とシャドウマスク１７及び弾性支持体１９とを熱膨張率の異なる部材によって形成するとともに、シャドウマスク１７とマスクフレーム１８とを溶接し、この溶接点よりもフェースパネル１３側においてマスクフレーム１８と弾性支持体１９とを夫々溶接する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略矩形状に形成されスカート部にスタッドピンを有するフェースパネルと、
このフェースパネルに連接した漏斗状のファンネルと、
このファンネルのネック内に配置され電子ビームを放出する電子銃と、
この電子銃と対向する前記フェースパネル内面に形成された蛍光体スクリーンと、
この蛍光体スクリーンと対向して配置され複数の電子ビーム通過孔が穿設されたシャドウマスクと、
このシャドウマスクを溶接固定して保持するマスクフレームと、
このマスクフレームの外側面に溶接固定され前記スタッドピンと係合する複数の弾性支持体を備えたカラー受像管において、
前記弾性支持体とマスクフレームとを夫々熱膨張率の異なる部材によって形成し、前記マスクフレームに固定されるシャドウマスク及び弾性支持体の夫々の溶接点を管軸方向にずらせたことを特徴とするカラー受像管。
【請求項２】
前記マスクフレームと弾性支持体との溶接点がマスクフレームとシャドウマスクとの溶接点よりも蛍光体スクリーン側に位置することを特徴とする請求項１記載のカラー受像管。
【請求項３】
前記弾性支持体の前記スタッドピンから最も離れた端部と前記マスクフレームとを溶接したことを特徴とする請求項１記載のカラー受像管。
【請求項４】
前記マスクフレームに対し弾性支持体の熱膨張率を小さく設定したことを特徴とする請求項１記載のカラー受像管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャドウマスク及びシャドウマスクを保持するマスクフレームの熱膨張によるビームランディングずれを補正したシャドウマスク型のカラー受像管の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラーテレビジョン受像機やカラー端末ディスプレイ等に使用されているカラー受像管は、図４に示すように、曲面からなる有効面の周辺部にスカート部４１が設けられた略矩形状のフェースパネル４２と、そのスカート部４１に接合された漏斗状のファンネル４３とからなる外囲器を有している。このフェースパネル４２の内側には、フェースパネル４２の有効面の内面に形成された３色蛍光体層及び黒色非発光層からなる蛍光体スクリーン４４に対向して、多数の電子ビーム通過孔４５の形成された略矩形状のシャドウマスク４６が、略矩形状の断面Ｌ字状のマスクフレーム４７内側に、図５に示すように、そのスカート部４８を溶着することによって取着配置されている。このマスクフレーム４７は、その外側面に取着された弾性支持体４９を介して、フェースパネル４２のスカート部４１内面に設けたスタッドピン５０に係止することによって、フェースパネル４２内側に保持されている。
【０００３】
また、ファンネル４３のネック５１内には、３電子ビーム５２Ｂ，５２Ｇ，５２Ｒを放出する電子銃５３が配設されており、この電子銃５３から放出される３電子ビーム５２Ｂ，５２Ｇ，５２Ｒを、ファンネル４３の外側に装着された偏向ヨーク５４の発生する磁界によって偏向し、シャドウマスク４６を介して蛍光体スクリーン４４を水平、垂直走査することによってカラー画像を表示する構造に形成されている。
【０００４】
このように構成されたカラー受像管においては、シャドウマスク４６は色選別機能を有する重要な部材の一つとなっている。カラー受像管の蛍光体スクリーン４４上に色ずれのない画像を表示するためには、シャドウマスク４６の電子ビーム通過孔４５群と対応する蛍光体層との間には、所謂ビームランディングを正確にするために特定の相対的位置関係が必要であり、カラー受像管の動作中、常にこの相対的位置関係を一定に保たねばならない。より具体的には、シャドウマスク４６と蛍光体層との間隔（ｑ値）が、常に一定の許容範囲内にあるように保持する必要がある。
【０００５】
一方、このようなシャドウマスク４６を有するカラー受像管が動作中の場合において、シャドウマスク４６の電子ビーム通過孔４５を通過して蛍光体スクリーン４４にまで到達する電子ビーム５２Ｂ，５２Ｇ，５２Ｒは、電子銃５３から放出される全電子ビーム５２Ｂ，５２Ｇ，５２Ｒ量の僅か１／３以下であり、残りはシャドウマスク４６の電子ビーム通過孔４５以外の主面部に衝突してしまい、そのため熱エネルギーとなってシャドウマスク４６を加熱することになる。その結果、シャドウマスク４６は熱膨張を発生して、シャドウマスク４６が蛍光体スクリーン４４側に膨出する、所謂ドーミング現象を引起す。このドーミング現象によって、蛍光体スクリーン４４とシャドウマスク４６との間隔を示すｑ値が許容範囲を超えてしまうと、蛍光体層に対するビームランディングがずれ、色純度の劣化が発生することになる。
【０００６】
いま、図６に示すように、マスクフレーム４７が熱膨張を起す前までは、電子ビーム５２Ｂ，５２Ｇ，５２Ｒと蛍光体スクリーン４４との位置関係が、図中破線で示すように適切な状態にあった場合に、電子ビーム５２Ｂ，５２Ｇ，５２Ｒによってシャドウマスク４６が加熱され、それに応じてマスクフレーム４７に熱膨張が発生すると、図中矢印方向の実線で示す外側方向に移動し、この結果、電子ビーム通過孔４５もそれに伴って移動するために、蛍光体スクリーン４４に対する電子ビーム５２Ｂ，５２Ｇ，５２Ｒの到達位置が管軸中心から距離ａだけ外側方向にずれることになり、色純度の低下が発生する。
【０００７】
この色純度の低下を補正するためには、図７に示すように、図中破線の状態から図中実線にて示すように、シャドウマスク４６及びマスクフレーム４７を蛍光体スクリーン４４側に移動させることにより、電子ビーム５２Ｂ、５２Ｇ、５２Ｒが正しい電子ビーム通過孔４５を通過するように補正することで、色純度の低下を抑制することが可能となる。
【０００８】
このシャドウマスク４６の熱膨張によるビームランディングのずれの大きさは、画像パターンの輝度、及びそのパターンの継続時間等によって大きく異なるが、近年の画面の大形化に伴う広偏向角化並びに画面の平坦化によって、この劣化は一層深刻となってきており、これを抑制するために、より平坦な大形管においては、シャドウマスク４６の材質に熱膨張率の低いアンバー材が多く用いられている。
【０００９】
この際、シャドウマスク４６に熱膨張率が１．２×１０−６／℃程度のアンバー材を用い、マスクフレーム４７に通常一般に使用されている熱膨張率が１２×１０−６／℃程度の冷間圧延鋼板を使用した場合には、カラー受像管の動作開始から所定の時間が経過すると、シャドウマスク４６が電子ビーム５２Ｂ，５２Ｇ，５２Ｒによって加熱され、この熱がシャドウマスク４６を保持しているマスクフレーム４７にも伝導され、これによってマスクフレーム４７も熱膨張を起こすと、両者の間の熱膨張率の差に伴って、マスクフレーム４７がその内側に溶接固定されているシャドウマスク４６を引張る形となる。
【００１０】
また、カラー受像管は、その製造工程中で蛍光体スクリーン４４の生成工程や排気工程等の高温度の熱工程を通過するために、このときのシャドウマスク４６とマスクフレーム４７との熱膨張差による引張り変形は、より一層深刻なものとなる。これらの影響を軽減するために、一般のカラーテレビジョン受像機等の民生用カラー受像管では、シャドウマスク４６の主面部の周辺に形成されたスカート部４８を、断面Ｌ字状のマスクフレーム４７の内側に溶着固定される構造を採用している。
【００１１】
このような構成を採ることにより、マスクフレーム４７の方が熱膨張率が大きいために、シャドウマスク４６とマスクフレーム４７との熱膨張差によって、マスクフレーム４７がシャドウマスク４６を引張る方向に膨張し、マスクフレーム４７がシャドウマスク４６を支持する溶接点からスカート部４８上辺までの部分が内側に斜めに変形することでクッションの役目を果たし、シャドウマスク４６のマスク曲面へ引張り変形の影響が及ばないようにしている。即ち、シャドウマスク４６は、蛍光体スクリーン４４側に膨らんだ量とマスクフレーム４７によって引張られることによって生ずる斜め方向の変形によって相殺されるようにしている。
【００１２】
更に、最近のように特に大画面になって、シャドウマスク４６の長辺（Ｘ軸）及び短辺（Ｙ軸）の長さがより大きくなると、熱膨張差による延び量の差も必然的に大きくなり、これに比例して引張り力も大きくなってくるので、ビームランディングずれを十分に解消することができない。
【００１３】
また、画面の平坦なカラー受像管では、シャドウマスク４６もそれに合わせて平坦化する必要があるので、従来の曲率の大きなシャドウマスク４６に比べて、曲面保持強度が相対的に小さくなっている。従って、このような場合には、少しの引張り応力に対しても、曲面の大きな変形に繋がる可能性が高く、できるだけ引張り応力を弱くすることが要求されている。
【００１４】
このようなシャドウマスク４６、マスクフレーム４７の熱膨張によるビームランディングずれをより確実に補正するために、フェースパネル４２内面に形成した蛍光体スクリーン４４上にアンチドーミング材をスプレーしてカーボン層５５を形成させ、このカーボン層５５によってシャドウマスク４６にて発生する熱エネルギー（放射熱）を吸収し、マスクフレーム４７及び管内温度の上昇を抑制している。このカーボン層５５は、カーボン粒子を混濁させたカーボン溶液を蛍光体スクリーン４４の裏側にスプレーして形成しているもので、シャドウマスク４６にて発生した熱エネルギーをカーボン層５５にて吸収し、外囲器を介して外部に放熱するようにしているものである。このために管内温度の上昇が抑制されているので、マスクフレーム４７に熱膨張が発生しても弾性支持体４９を圧縮するに止まり、ピュリティドリフトの発生を未然に防止することが可能である。
【００１５】
しかしながら、このようなアンチドーミングスプレーによってカーボン層５５を形成すると、スプレーされたカーボン溶液が蛍光体スクリーン４４中に浸透して、蛍光体スクリーン４４上に染みが発生する場合があり、この染みが蛍光面不良の一因となっており、特にカーボン粒子が集中する箇所に顕著に発生する傾向がある。また、スプレーしたカーボン粒子が蛍光体スクリーン４４から脱落して電子銃５３等に付着することにより、電子銃５３の耐電圧不良やフォーカス不良を引起こす等の二次的な問題も発生している。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、電子ビーム５２Ｂ、５２Ｇ、５２Ｒの射突によってシャドウマスク４６に発生した熱エネルギーは、マスクフレーム４７をも熱膨張させ、このマスクフレーム４７の熱膨張によって弾性支持体４９を圧縮し、またシャドウマスク４６自体の熱膨張も大きく、シャドウマスク４６がフェースパネル４２側に膨らんだ状態となって、ビームランディングが画面外方向に動きミスランディングを発生している。
【００１７】
このランディングずれを引起こすシャドウマスク４６での熱エネルギーの上昇及び拡散を防止するために、蛍光体スクリーン４４の裏側にカーボン粒子をスプレーしてカーボン層５５を形成する等の対策が施されているが、このカーボン層５５を形成することによって、スプレー溶液の染みによる蛍光面欠点の発生や、付着したカーボン粒子の脱落による電子銃５３の耐電圧不良やフォーカス不良等の新たな問題を誘発している。
【００１８】
本発明は、これらの課題に対処してなされたもので、シャドウマスクとマスクフレームとの溶接点及びマスクフレームと弾性支持体との溶接点を管軸方向にずらした位置で溶接することにより、カーボン層を設けることなく容易にビームランディングの補正を行うことが可能となり、安定した色純度の良好なカラー受像管を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、略矩形状に形成されスカート部にスタッドピンを有するフェースパネルと、このフェースパネルに連接した漏斗状のファンネルと、このファンネルのネック内に配置され電子ビームを放出する電子銃と、この電子銃と対向するフェースパネル内面に形成された蛍光体スクリーンと、この蛍光体スクリーンと対向して配置され複数の電子ビーム通過孔が穿設されたシャドウマスクと、このシャドウマスクを溶接固定して保持するマスクフレームと、このマスクフレームの外側面に溶接固定されスタッドピンと係合する複数の弾性支持体を備えたカラー受像管において、弾性支持体とマスクフレームとを夫々熱膨張率の異なる部材によって形成し、マスクフレームに固定されるシャドウマスク及び弾性支持体の夫々の溶接点を管軸方向にずらせた構成としている。
【００２０】
このように構成することにより、アンチドーミングスプレーを施すことなくシャドウマスク及びマスクフレームの熱膨張による変動を効果的に吸収することが可能となり、ランディングずれを抑制することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るカラー受像管について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係るカラー受像管を示す断面図であって、有効面の周辺部にスカート部１２が設けられた略矩形状のフェースパネル１３と、そのスカート部１２に接合された漏斗状のファンネル１４とからなる外囲器を有している。このフェースパネル１３の有効面内面には、青、緑、赤の３色蛍光体層及び黒色非発光層からなる蛍光体スクリーン１５が形成され、更にフェースパネル１３の内側には、多数の電子ビーム通過孔１６が形成された略矩形状の熱膨張率が１．２×１０−６／℃程度のアンバー材からなるシャドウマスク１７が配置され、このシャドウマスク１７は、断面Ｌ字状の矩形枠状の熱膨張率が１２×１０−６／℃程度の冷間圧延鋼板からなるマスクフレーム１８の内側に溶接固定されている。このマスクフレーム１８は、マスクフレーム１８の外側面に溶接固定された弾性支持体１９をフェースパネル１３のスカート部１２に埋め込まれたスタッドピン２０に係止することで、弾性的に支持されている。
【００２３】
一方、ファンネル１４のネック２１内には、３電子ビーム２２Ｂ，２２Ｇ，２２Ｒを放出するインライン型の電子銃２３が配設されており、この電子銃２３から放出される３電子ビーム２２Ｂ，２２Ｇ，２２Ｒは、ファンネル１４の外側に装着された偏向ヨーク２４の発生する磁界によって偏向されて、シャドウマスク１７を介して蛍光体スクリーン１５を水平、垂直走査することによって、カラー画像を蛍光体スクリーン１５上に表示する構造に形成されている。
【００２４】
上記シャドウマスク１７は、図２に示すように、フェースパネル１３の内面に設けられた蛍光体スクリーン１５と対向する面が、フェースパネル１３の有効部の内面に対応して成形されており、この面には多数の電子ビーム通過孔１６が設けられ、更にこのシャドウマスク１７は、実質的に矩形状のマスクフレーム１８にシャドウマスク１７のスカート部２５を複数箇所にわたってスポット溶接することにより固定されている。即ち、シャドウマスク１７のスカート部２５とマスクフレーム１８との溶接は、図３に示すように、スカート部２５のシャドウマスク１７主面部から距離ＬＭだけ離れた端部において図中×印で示すＡ点において溶接されている。このようにシャドウマスク１７を溶着したマスクフレーム１８の外側面には、このマスクフレーム１８とは異なる熱膨張率を有する、例えば熱膨張率が１７．３×１０−６／℃程度のステンレス材からなる傾斜型の弾性支持体１９の一端が図中×印で示すＡ点から距離ＬＦだけ管軸方向にずらせて蛍光体スクリーン１５に接近したＢ点の位置で溶着され、この弾性支持体１９の他端は、その他端に穿設した嵌合孔（図示せず）をＢ点から距離ＬＨに中心点Ｃを有するスタッドピン２０に嵌合することによって、マスクフレーム１８をフェースパネル１３のスカート部１２に支持している。
【００２５】
このように構成することによって、電子ビーム２２Ｂ、２２Ｇ、２２Ｒの射突によってシャドウマスク１７に発生する熱エネルギーは、マスクフレーム１８にも伝達されてマスクフレーム１８を熱膨張させ、このためにマスクフレーム１８は、弾性支持体１９を圧縮させるように動作する。
【００２６】
このときシャドウマスク１７は、マスクフレーム１８との溶接点Ａからシャドウマスク１７の主面部（有効面）までの距離ＬＭ分のシャドウマスク１７の熱膨張相当分だけシャドウマスク１７をフェースパネル１３内面方向に近付けるように変位する。またマスクフレーム１８は、マスクフレーム１８と弾性支持体１９との溶接点ＢからＡ点までの距離ＬＦ分のマスクフレーム１８の熱膨張相当分だけシャドウマスク１７をフェースパネル１３内面よりも遠ざける方向に変位する。更に、弾性支持体１９もこのＢ点からスタッドピン２０の中心点Ｃまでの距離ＬＨ分の弾性支持体１９の熱膨張相当分だけシャドウマスク１７をフェースパネル１３内面に近付けるように変位することになる。
【００２７】
ここで、シャドウマスク１７とフェースパネル１３内面との距離をＬ、弾性支持体１９及びマスクフレーム１８、シャドウマスク１７の温度上昇分を夫々α１、α２、α３とし、弾性支持体１９及びマスクフレーム１８、シャドウマスク１７の夫々の熱膨張係数をβ１、β２、β３とすると、上述の各距離ＬＨ，ＬＦ，ＬＭを用いて、これらの関係を表すと次のようになる。
【００２８】
Ｌ＝α１×［ＬＨ×（１＋β１）］−α２×［ＬＦ×（１＋β２）］＋α３×［ＬＭ×（１＋β３）］
そこで、マスクフレーム１８とシャドウマスク１７及び弾性支持体１９の熱膨張率を相違させ、特にシャドウマスク１７及び弾性支持体１９の部材をマスクフレーム１８の部材よりも小さな熱膨張率を有する部材に設定することにより、
α２×［ＬＦ×（１＋β２）］
の量だけシャドウマスク１７をフェースパネル１３面から遠ざけることが可能となる。
【００２９】
このように、カラー受像管動作中に発生するシャドウマスク１７やマスクフレーム１８の熱膨張による電子ビーム２２Ｂ，２２Ｇ，２２Ｒのランディングずれは、シャドウマスク１７とマスクフレーム１８、及びマスクフレーム１８と弾性支持体１９との溶接点Ａ，Ｂ点を管軸（Ｚ軸）方向にずらせ、特にＢ点がＡ点に比してよりフェースパネル１３側に接近する位置に設定し、且つマスクフレーム１８とシャドウマスク１７及び弾性支持体１９との熱膨張率を相違させることによって、シャドウマスク１７を管軸方向に移動させることで熱膨張分を相殺し、ランディングずれを補正することが可能となる。
【００３０】
なお、上記説明では、弾性支持体１９を構成する部材をステンレスによって形成した場合について説明しているが、これをアンバー材等で形成することも可能であり、その他にもシャドウマスク１７、マスクフレーム１８及び弾性支持体１９に熱膨張率の異なる部材同士を組合せて構成することも可能である。また、この弾性支持体１９はマスクフレーム１８の各コーナー部分に配置せずに、マスクフレーム１８の長短辺の夫々中央部分に配置することも可能となる等、本発明は上記実施の形態にとらわれることなく種々の応用や変形が可能なことはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、アンチドーミングスプレーによるカーボン層を形成することなく、蛍光体スクリーン面全域においてシャドウマスク、マスクフレーム及び弾性支持体の熱膨張による電子ビームのランディングずれを容易に補正することができ、このために色純度の劣化を効果的に抑制して、より高品位な画像を映出することができるカラー受像管を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカラー受像管を示す断面図。
【図２】同じくカラー受像管を構成するシャドウマスク及びマスクフレームを示す説明図。
【図３】同じくカラー受像管を構成する弾性支持体の取着状態を示す断面図。
【図４】従来のカラー受像管を示す断面図。
【図５】同じく弾性支持体の取着状態を示す断面図。
【図６】同じく熱膨張によるランディングずれを示す説明図。
【図７】同じくランディングずれを補正する状態を示す説明図。
【符号の説明】
１２：スカート部
１３：フェースパネル
１４：ファンネル
１５：蛍光体スクリーン
１６：電子ビーム通過孔
１７：シャドウマスク
１８：マスクフレーム
１９：弾性支持体
２０：スタッドピン
２１：ネック
２２Ｂ，２２Ｇ，２２Ｒ：電子ビーム
２３：電子銃
【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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