(57)【要約】【課題】画面全域に亘って電子ビームのフォーカス特性を向上することが可能であるとともに、画面全域の輝度を向上することが可能なカラー陰極線管及びこの製造方法を提供することにある。【解決手段】シャドウマスク１２は、並列に配置された複数の開孔列１９を備え、各開孔列１９は、所定の隙間を置いて一列に配置された複数の開孔３４によって構成されている。シャドウマスク１２の電子銃構体側の表面上で各開孔列１９の両側には、それぞれ電子ビームの照射により帯電して電子ビームを開孔側へ集束するストライプ状の突状部５０が形成されている。この突状部５０は、誘電体層５０Ａと、この誘電体層５０Ａより低い体積抵抗率を有するとともに誘電体層５０Ａの上に積層された低抵抗層５０Ｂとを有して形成されている。【選択図】　　　　　図５
2004071323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に蛍光体スクリーンが配置されたパネルを有した外囲器と、
前記外囲器内に配設され、前記蛍光体スクリーンに向けて電子ビームを放出する電子銃構体と、
前記蛍光体スクリーンに対向して配設されているとともに、前記電子銃構体から放出された電子ビームを選別する複数の開孔を有したシャドウマスクと、
を備え、
前記シャドウマスクの電子銃構体側の表面上には、前記開孔の両側に位置し、電子ビームの照射により帯電して電子ビームに作用する電子レンズを形成するパターン化された突状部が設けられ、
前記突状部は、誘電体層と、前記誘電体層より低い体積抵抗率を有するとともに前記誘電体層の上に積層された低抵抗層と、を有して形成されたことを特徴とするカラー陰極線管。
【請求項２】
前記低抵抗層は、前記誘電体層の一部を露出するよう配置された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】
前記低抵抗層は、前記誘電体層の幅と同等ないし狭い幅を有する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４】
前記シャドウマスクは、ほぼ並列に設けられた複数の開孔列を有し、
前記突状部は、前記開孔列とほぼ平行に延びたストライプ状に形成された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５】
前記誘電体層の厚さは、１０μｍ以上３０μｍ以下である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６】
前記誘電体層の平均表面粗さは、０．２μｍ以下である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７】
前記誘電体層の誘電率は、３以上である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８】
前記誘電体層の体積抵抗率は、１．０Ｅ＋１２以上１．０Ｅ＋１６Ω・ｃｍ以下であり、前記低抵抗層の体積抵抗率は、１．０Ｅ＋１２Ω・ｃｍ未満である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９】
前記シャドウマスクは、前記開孔が形成されているとともに管軸を通って互いに直交した長軸及び短軸を有したほぼ矩形状のマスク有孔部を備え、
前記各開孔列は、前記マスク有孔部の長軸方向を幅方向とするほぼ矩形状の開孔を、マスク有孔部の短軸方向に沿って複数並べて構成されていることを特徴とする請求項４に記載のカラー陰極線管。
【請求項１０】
前記蛍光体スクリーンは、前記シャドウマスクの短軸とほぼ平行に延びた複数のストライプ状の蛍光体層を備えていることを特徴とする請求項９に記載のカラー陰極線管。
【請求項１１】
前記各開孔列の両側に前記ストライプ状の突状部が複数本ずつ設けられていることを特徴とする請求項４に記載のカラー陰極線管。
【請求項１２】
前記マスク有孔部の中央部と、前記マスク有孔部の長軸方向周辺部とで、前記開孔列に対する前記突状部の配設位置が相違していることを特徴とする請求項４に記載のカラー陰極線管。
【請求項１３】
前記マスク有孔部の長軸方向周辺部に設けられた前記突状部は、前記マスク有孔部の中央部に設けられた前記突状部よりも、前記開孔列に対して中央部よりに配置されていることを特徴とする請求項１２に記載のカラー陰極線管。
【請求項１４】
前記マスク有孔部の中央部に設けられた前記突状部と、前記マスク有孔部の長軸方向周辺部に設けられた前記突状部とで、幅が相違している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１５】
前記誘電体層は、ガラスを主成分とする絶縁物質により形成された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１６】
前記誘電体層は、リチウム系アルカリ硼珪酸ガラス、ビスマス系硼珪酸ガラス、及び、鉛ガラスの少なくとも１種類を主成分として形成されたことを特徴とする請求項１５に記載のカラー陰極線管。
【請求項１７】
前記低抵抗層は、金属性材料によって形成された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１８】
電子銃構体から放出された電子ビームを選別する複数の開孔を有したシャドウマスクを備えたカラー陰極線管の製造方法において、
前記シャドウマスクの電子銃構体側の表面上において、前記開孔の両側に位置し、電子ビームの照射により帯電して電子ビームに作用する電子レンズを形成するストライプ状の突状部は、
開孔列が形成された板状のマスク基材の電子銃構体側となる表面上で前記各開孔列の両側に誘電体材料を含むペーストをストライプ状に塗布して乾燥し、誘電体層を形成し、
前記誘電体層より低い体積抵抗率を有する低抵抗材料を含むペーストを前記誘電体層上にストライプ状に塗布して乾燥し、低抵抗層を形成し、
前記誘電体層及び前記低抵抗層を焼成することによって形成することを特徴とするカラー陰極線管の製造方法。
【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及びこのカラー陰極線管の製造方法に係り、特に、画面全体にわたって輝度を向上する構造を備えたシャドウマスク及びこの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラー陰極線管は、ほぼ矩形状のパネル及びファンネルを有した真空外囲器を備えている。パネルの有効部内面には、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、蛍光体スクリーンに対向して、ほぼ矩形状のシャドウマスクが配置されている。シャドウマスクは、蛍光体スクリーンに対向したほぼ矩形状の有効面を有し、この有効面には、多数の電子ビーム通過開孔が所定の配列で形成されている。
【０００３】
一方、ファンネルのネック内には、電子ビームを放出する電子銃構体が配設されている。電子銃構体から放出された３電子ビームは、ファンネルの外側に装着された偏向ヨークから発生された偏向磁界により偏向され、シャドウマスクの電子ビーム通過開孔を介して蛍光体スクリーンを水平方向及び垂直方向に走査する。これにより、カラー画像が表示される。この際、シャドウマスクの各開孔は、電子銃構体から放出された３電子ビームを選別して、蛍光体スクリーンを構成する所望の３色蛍光体層に入射させる。
【０００４】
シャドウマスクの電子ビーム通過開孔の形状には、大別して円形状と矩形状の２種類があり、文字や図形を表示するディスプレイ管では、主として円形状の開孔を有したシャドウマスクが用いられている。また、一般家庭で用いられる民生用カラー受像管では、主として矩形状の開孔を有したシャドウマスクが用いられている。いずれの場合でも、各開孔は、基本的に、シャドウマスクの蛍光体スクリーンと対向する面に開口した大孔と、電子銃構体と対向する面に開口した小孔と、を互いに連通した連通孔によって構成されている。
【０００５】
このようなカラー陰極線管の重要な特性の一つとして、画面の輝度が挙げられる。従来からカラー陰極線管の輝度を向上させるために種々の技術が検討されてきたが、現在継承されている技術として、蛍光体スクリーンの電子銃構体側に配置したメタルバック層の採用や、各種高輝度蛍光体の使用などが挙げられる。
【０００６】
また、近年、大画面化に対応するため、カラー陰極線管のＥｂと呼ばれる高圧電圧を上げることにより、輝度を向上する方法も取られている。このＥｂは、カラー陰極線管の蛍光体スクリーン、シャドウマスク、及びファンネルの内面に印加される電圧であり、Ｅｂを上げることにより電子ビームの速度を上げ蛍光体への衝突エネルギを上げることができる。その結果、蛍光体による輝度が向上する。
【０００７】
しかしながら、Ｅｂを上げた場合、偏向ヨークから発生した偏向磁界を通る電子ビームの通過時間が短くなり、その分、電子ビームの偏向範囲が小さくなる。したがって、この場合、偏向電力を大きくする必要があり、省エネルギの点から望ましくない。
【０００８】
更に、実用化には至っていないが、従来からフォーカスマスクと呼ばれる方法で輝度を向上させる試みがなされてきた。以下、フォーカスマスクの原理について説明する。
【０００９】
現在主流とされているカラー陰極線管は、前記したように、その内部に色選択電極として機能するシャドウマスクを備えている。そして、電子銃構体から放出された電子ビームは、偏向磁界により偏向された後、その一部がシャドウマスクの開孔を通過して蛍光体に衝突する。この際、電子銃構体から放出された電子ビームの内、シャドウマスクの開孔を通過する電子ビームは全体の約２０％であり、残りの約８０％はシャドウマスクに衝突するだけで画面の輝度には寄与していない。フォーカスマスクは、このようなシャドウマスクに衝突する電子ビームの一部を蛍光面に到達させることを目的としている。
【００１０】
具体的に述べると、フォーカスマスクでは、シャドウマスクの電子銃構体側の表面に電極が配置されている。そして、この電極にシャドウマスクと別電位を与え、シャドウマスクと電極とで４極子レンズを構成し、この４極子レンズによりシャドウマスクに衝突する電子ビームの軌道を変え、電子ビームを蛍光体まで導くように構成されている。
【００１１】
このフォーカスマスクの構造は、例えば、特開昭５２−８７９７０号公報、特開昭５２−８７９７２号公報、特開昭５２−８９０６８号公報、特開昭５６−３９５１号公報、米国特許第４，４２７，９１８号に開示されているように、シャドウマスクの電子銃構体側の面に絶縁層を配置し、絶縁層の上に電極を形成した構造が提案されており、その製造方法は、特開昭６３−６２１２９号公報などに開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭５２−８７９７０号公報、特開昭５２−８７９７２号公報、特開昭５２−８９０６８号公報、特開昭５６−３９５１号公報に示されている構成では、両電極が金属板で形成されているため、これら２枚の電極を画面全域に亘って正確に位置決めすることは困難となる。
【００１３】
また、上述した公知文献では、他の構成として、すだれ状の２枚の電極を直交させて配置することでシャドウマスクの開孔を形成しているが、このような構造ではシャドウマスクの曲面を形成することが困難となる。同時に、シャドウマスクの開孔を、開孔の縦方向に１／２ピッチずつずらして配列したスタガ状にすることは実質的に不可能である。開孔をスタガ状に配列できない場合、画面上にモアレと呼ばれる干渉縞が発生し、画面の表示品位を大きく劣化させることになり、実現性は低い。
【００１４】
また、米国特許第４，４２７，９１８号に示された構造では、シャドウマスクの開孔列方向に延びた無孔部の高さを他の部分よりも高くしたリッジと呼ばれる部分を形成し、その上に電極が形成されている。このような構造では、電極の形状を部分的に変更することは実質的に不可能となる。そのため、画面中央部と画面周辺部とで異なる電極配置にすることは困難であり、カラー陰極線管に使用した場合、画面全体で良好な電子ビーム集束効果が得られるとは考えられない。
【００１５】
また、このような構造では、従来よりも板厚が厚いシャドウマスク材を使用した場合と同じことになり、画面の周辺部に偏向された電子ビームの一部がシャドウマスクのリッジ部に衝突する恐れがある。この場合、一般的にケラレと呼ばれるシャドウマスク板厚による影が発生する。そのため、画面周辺での輝度向上は低下すると予想できる。
【００１６】
上述したように、従来から提案されているフォーカスマスクでは、電極形成に高い精度が要求されるとともに、シャドウマスク面を所望の形状に成形することが困難となる。また、電極の形成自由度が低く、電子ビームの制御が実質的に不可能であるといった問題がある。
【００１７】
この発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、その目的は、画面全域に亘って電子ビームのフォーカス特性を向上することが可能であるとともに、画面全域の輝度を向上することが可能なカラー陰極線管及びこのカラー陰極線管の製造方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の様態によるカラー陰極線管は、
内面に蛍光体スクリーンが配置されたパネルを有した外囲器と、
前記外囲器内に配設され、前記蛍光体スクリーンに向けて電子ビームを放出する電子銃構体と、
前記蛍光体スクリーンに対向して配設されているとともに、前記電子銃構体から放出された電子ビームを選別する複数の開孔を有したシャドウマスクと、
を備え、
前記シャドウマスクの電子銃構体側の表面上には、前記開孔の両側に位置し、電子ビームの照射により帯電して電子ビームに作用する電子レンズを形成するパターン化された突状部が設けられ、
前記突状部は、誘電体層と、前記誘電体層より低い体積抵抗率を有するとともに前記誘電体層の上に積層された低抵抗層と、を有して形成されたことを特徴とする。
【００１９】
また、この発明の第２の様態によるカラー陰極線管の製造方法は、
電子銃構体から放出された電子ビームを選別する複数の開孔を有したシャドウマスクを備えたカラー陰極線管の製造方法において、
前記シャドウマスクの電子銃構体側の表面上において、前記開孔の両側に位置し、電子ビームの照射により帯電して電子ビームに作用する電子レンズを形成するストライプ状の突状部は、
開孔列が形成された板状のマスク基材の電子銃構体側となる表面上で前記各開孔列の両側に誘電体材料を含むペーストをストライプ状に塗布して乾燥し、誘電体層を形成し、
前記誘電体層より低い体積抵抗率を有する低抵抗材料を含むペーストを前記誘電体層上にストライプ状に塗布して乾燥し、低抵抗層を形成し、
前記誘電体層及び前記低抵抗層を焼成することによって形成することを特徴とする。
【００２０】
このカラー陰極線管によれば、動作時、突状部に電子ビームが照射されると、誘電体層は、例えばマイナスに帯電する。これにより、誘電体層は、電子ビームに作用する電子レンズを形成する。電子ビームは、シャドウマスクの開孔を通過する際、この開孔の両側に設けられた誘電体層間を通り、これらの誘電体層により両側から反発力を受けて集束する。これにより、開孔に向かう電子ビームのうち、シャドウマスクに衝突していた一部を、開孔を通過させることが可能となる。したがって、開孔を通過する電子ビーム量が増加し、蛍光体スクリーンに達する電子ビームの密度を上げ、画面の輝度を向上することができる。
【００２１】
また、このカラー陰極線管によれば、開孔の両側に設けた誘電体層により、電子ビームを集束する構成であることから、従来のような電極を設ける必要がなく、かつ、これらの電極同士を位置合わせすることも不要となる。
【００２２】
さらに、各突状部は、誘電体層の上層に誘電体層より低抵抗な低抵抗層を有している。このため、誘電体層の帯電量すなわち電子ビームへの作用力を調整することができ、電子ビームの集束状態を容易に制御することが可能となる。すなわち、突状部に電子ビームが照射されて誘電体層に帯電した電荷は、低抵抗層を通じて移動する。これにより、突状部に帯電する電荷量を均一化することができる。また、突状部に帯電した電荷は、低抵抗層を通じて迅速に除電されるため、残像の発生を低減することが可能となる。
【００２３】
したがって、画面全域で良好なフォーカス状態を得ることができるとともに輝度の向上したカラー陰極線管を提供することができる。
【００２４】
さらに、このカラー陰極線管の製造方法によれば、マスク基材に低抵抗層及び誘電体層を含む突状部を形成した後、マスク基材を成形することから、所望形状のシャドウマスクを容易に得ることができる。また、マスク基材上に突状部を形成する際、その突状部の幅、開孔に対する位置等を自由に調整することが可能である。これは、シャドウマスクの中央部と周辺部とで開孔に対する突状部の位置にグレードを付け、シャドウマスク曲面、及び、電子ビームの集束状態に合わせた配置とすることを可能とするものである。
【００２５】
したがって、容易に製造することができ、しかも、画面全域で良好なフォーカス状態を得ることができるとともに輝度の向上したカラー陰極線管を製造することができる。
【００２６】
【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及びその製造方法について詳細に説明する。
【００２７】
図１に示すように、カラー陰極線管は、真空外囲器１０を備えている。この真空外囲器１０は、周縁にスカート部２を有し外面がほぼ矩形状のパネル１と、パネル１のスカート部２に連接されたファンネル４と、ファンネル４の小径部に連接された円筒状のネック３と、を有している。蛍光体スクリーン６は、パネル１の内面に配置されている。偏向ヨーク７は、ネック３からファンネル４にかけてその外周に装着され、水平偏向コイル、及び垂直偏向コイルを含んで構成されている。
【００２８】
インライン型電子銃構体９は、ネック３の内部に配設されている。この電子銃構体９は、同一水平面上を通るセンタービーム８Ｇおよびその両側の一対のサイドビーム８Ｂ，８Ｒからなる水平軸Ｘ方向に一列に配置された３電子ビーム８（Ｂ，Ｇ，Ｒ）を管軸Ｚ方向に放出する。パネル１とファンネル４との結合部分の内側には、外部磁界を遮蔽するインナーシールド１１が配置されている。
【００２９】
シャドウマスク１２は、真空外囲器１０内において蛍光体スクリーン６に対向して配設され、矩形状のマスクフレーム１４に取り付けられている。このシャドウマスク１２は、後述するように、色選別用の多数の電子ビーム通過開孔（以下、開孔と称する）が形成されたマスク主面２０と、マスク主面２０の周縁から管軸Ｚ方向に沿って延出しているとともにマスクフレーム１４に固定されたスカート部１８と、を有し、プレス成形により形成されている。シャドウマスク１２は、マスクフレーム１４に固定された弾性支持体１５をパネル１のスカート部２の内面に突設されたスタッドピン１７と係合することにより、パネル１に対して脱着自在に支持されている。
【００３０】
なお、真空外囲器１０及びシャドウマスク１２は、円筒状のネック３の中心軸からパネル１の中心を通って延びる管軸Ｚと、管軸Ｚと直交して延びる長軸（水平軸）Ｘと、管軸Ｚ及び長軸Ｘと直交して延びる短軸（垂直軸）Ｙと、を有している。
【００３１】
上述したような構成のカラー陰極線管では、電子銃構体９から放出された３電子ビーム８Ｂ、８Ｇ、８Ｒは、偏向ヨーク７により発生された偏向磁界すなわちピンクッション型の水平偏向磁界と、バレル型の垂直偏向磁界とによって形成された非斉一磁界により、水平軸Ｘ方向及び垂直軸Ｙ方向に偏向され、シャドウマスク１２の開孔を介して蛍光体スクリーン６を水平方向及び垂直方向に走査する。これにより、カラー画像が表示される。
【００３２】
図２に示すように、蛍光体スクリーン６は、それぞれパネル１の短軸Ｙ方向に延びているとともに長軸Ｘ方向に所定の隙間を置いて並列に並んだ複数のストライプ状の黒色光吸収層４０と、それぞれ光吸収層４０間の隙間に設けられ短軸Ｙ方向に延びたストライプ状の３色蛍光体層４２Ｂ、４２Ｇ、４２Ｒと、を有している。
【００３３】
図１および図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、シャドウマスク１２は、プレス成形により形成され、なだらかなドーム状に成形されたほぼ矩形状のマスク主面２０と、マスク主面２０の全周に亘って、マスク主面２０の周縁２１からマスク主面２０に対してほぼ垂直な管軸Ｚ方向に沿って延出したスカート部１８と、を一体に備えている。マスク主面２０は、多数の開孔列１９が所定の配列ピッチで形成されたほぼ矩形状の有孔部２０ａと、この有孔部２０ａの周囲を囲んだ矩形枠状の無孔部２０ｂとを有している。
【００３４】
有孔部２０ａに設けられた複数の開孔列１９は、それぞれ短軸Ｙとほぼ平行に延びているとともに長軸Ｘ方向に所定の配列ピッチでほぼ並列に設けられている。また、各開孔列１９は、それぞれブリッジ３２を介して複数個の開孔３４を一列に並べて構成されている。各開孔３４は、細長いほぼ矩形状に形成され、その幅方向がシャドウマスク１２の長軸Ｘ方向と平行になるように、かつ、長手方向がシャドウマスクの短軸Ｙ方向と平行になるように形成されている。また、各開孔３４は、シャドウマスク１２の蛍光体スクリーン側の表面に開口した大孔と、電子銃構体側の表面に開口した小孔と、を互いに連通させてなる連通孔によって構成されている。
【００３５】
さらに、１つの開孔列１９の開孔３４は、隣合う他の開孔列１９の開孔３４に対して短軸Ｙ方向に１／２ピッチずれて位置し、いわゆるスタガ状に配列されている。また、開孔列１９の配列ピッチは、有孔部２０ａの中央部と、長軸Ｘ方向の周辺部とで異なる値に設定され、特に、有孔部２０ａの中央部から長軸Ｘ方向の周辺部に向かうにしたがって徐々に大きくなっている。
【００３６】
この実施の形態において、シャドウマスク１２は、板厚０．２２ｍｍのアンバー（Ｆｅ−３６％Ｎｉ合金）で形成されている。また、各開孔列１９における短軸Ｙ方向の開孔ピッチは０．６ｍｍであり、開孔列１９の長軸Ｘ方向に沿った配列ピッチは、短軸Ｙ付近で０．７５ｍｍ、長軸Ｘ方向周辺部で０．８２ｍｍであり、マスク中心部から長軸Ｘ方向周辺部に近づくにしたがって大きくなるバリアブルピッチとした。
【００３７】
また、開孔３４を構成する大孔の幅方向の開孔寸法は、短軸Ｙ上の開孔３４で０．４６ｍｍ、長軸Ｘ方向周辺部の開孔３４で０．５０ｍｍとし、小孔の幅方向の開孔寸法は、短軸Ｙ上の開孔で０．１８ｍｍ、長軸Ｘ方向周辺部の開孔３４で０．２０ｍｍとした。さらに、電子ビームが長軸Ｘ方向周辺部の開孔３４に４６°の偏向角度で入射する場合、長軸Ｘ方向周辺部の開孔３４は、小孔に対して大孔が０．０６ｍｍだけ偏心した形状としている。
【００３８】
一方、この実施の形態によれば、シャドウマスク１２は、有孔部２０ａの電子銃構体側の表面に設けられた複数のストライプ状の突状部５０を備えている。この突状部５０は、誘電体層５０Ａと、この誘電体層５０Ａより低い体積抵抗率を有する低抵抗層（電荷移動層）５０Ｂとを有して形成されている。この低抵抗層５０Ｂは、誘電体層５０Ａの上に積層されている。
詳細に述べると、図４乃至図６に示すように、有孔部２０ａの電子銃構体側の表面において、隣合う開孔列１９の間、すなわち、各開孔列１９の両側には、それぞれストライプ状の突状部５０が形成され、シャドウマスク１２の短軸Ｙとほぼ平行な方向に沿って延びている。
【００３９】
各突状部５０は、ほぼ半円形の横断面形状を有し、例えば、長軸Ｘ方向に沿った幅（シャドウマスク１２に接触する底辺の幅）５０Ｗが約０．２５〜０．３ｍｍ、高さ（シャドウマスク１２に接触する底辺から管軸Ｚ方向に沿った高さ）５０Ｈが約０．０３〜０．０５ｍｍに形成されている。なお、突状部５０の横断面形状は、半円形に限らず、矩形等の他の形状としてもよい。
【００４０】
各突状部５０は、下層に配置された誘電体層５０Ａと、誘電体層５０Ａの上層に配置された低抵抗層５０Ｂとを備えている。低抵抗層５０Ｂは、誘電体層５０Ａの一部を露出するように配置されている。すなわち、低抵抗層５０Ｂは、誘電体層５０Ａの幅より狭い幅を有している。これにより、誘電体層５０Ａは、少なくともその側部が低抵抗層５０Ｂから露出されることになる。
【００４１】
誘電体層５０Ａは、０．０１以上０．０３ｍｍ以下の厚さを有している。これに対して、低抵抗層５０Ｂは、０．００１以上０．０１ｍｍ、好ましくは０．００５以上０．０１ｍｍ以下の厚さを有している。また、誘電体層５０Ａは、約０．３ｍｍ程度の幅を有している。これに対して、低抵抗層５０Ｂは、約０．２ｍｍ程度の幅を有している。なお、低抵抗層５０Ｂは、誘電体層５０Ａの幅と同等の幅を有していても良い。
また、誘電体層５０Ａは、ガラスを主成分とする絶縁物質を焼結することによって形成されている。好適な材料としては、リチウム系アルカリ硼珪酸ガラスの粉末であり、このガラス粉末をセルロース系のバインダー及び溶剤を混錬してなるガラスペーストをスクリーン印刷し、乾燥・焼結することによって誘電体層５０Ａが形成される。
【００４２】
なお、表面粗さ、誘電率、及び体積抵抗率が適切であれば、リチウム系アルカリ硼珪酸ガラス粉末の他に、ビスマス系硼珪酸ガラス、鉛ガラス等の少なくとも１種類を主成分として用いることも可能である。これらのガラスには、表面粗さ、誘電率、及び体積抵抗率を調整するための顔料などの調整剤が含まれていても良い。
【００４３】
この誘電体層５０Ａは、その平均表面粗さが０．２μｍ以下（好ましくは０．１５μｍ以下）であり、また、その誘電率が３以上（好ましくは５以上）であり、しかも、その体積抵抗率が１．０Ｅ＋１２以上（好ましくは５．０Ｅ＋１２以上）１．０Ｅ＋１６Ω・ｃｍ以下である。
【００４４】
一方、低抵抗層５０Ｂは、金属性材料、すなわち導電物質を含有した導電ガラス、金属アルコキシドの転化物などを用いて形成される。この低抵抗層５０Ｂは、その体積抵抗率が１．０Ｅ＋１２未満である。なお、低抵抗層５０Ｂの幅は、誘電体層５０Ａの幅に対して適当に設定することにより、誘電体層５０Ａの露出面積を変更可能であり、誘電体層５０Ａの体積抵抗率や誘電率を考慮して決定される。
【００４５】
なお、この平均表面粗さは、小坂製作所製表面粗さ計ＳＥ−３０Ｈにより、カットオフ０．０８ｍｍの条件にて測定した。また、誘電率、及び体積抵抗率は、ＪＩＳ　Ｃ２１４１「電気絶縁用セラミック材料試験方法」に基づいて測定した。
【００４６】
これら突状部５０の開孔列１９に対する配設位置は、有孔部２０ａの中央部と、有孔部２０ａの長軸Ｘ方向周辺部とで相違している。すなわち、図６の（ａ）に示すように、有孔部２０ａの中央部において、各突状部５０は、隣合う２つの開孔列１９間のほぼ中心に配置されている。有孔部２０ａの中央部では、電子ビーム８がシャドウマスク１２の表面に対してほぼ垂直に入射するため、各開孔３４の両側に位置した突状部５０は、この開孔３４に対して左右対称の設けられていることが望ましい。
【００４７】
また、図６の（ｂ）に示すように、有孔部２０ａの長軸Ｘ方向周辺部に設けられた突状部５０は、有孔部２０ａの中央部に設けられた突状部５０よりも、開孔列１９に対して中央部よりに配置されている。すなわち、長軸Ｘ方向周辺部において、隣接する２つの開孔列１９間に設けられた突状部５０は、マスク中央側の開孔列に近づけて配置されている。有孔部２０ａの周辺部では、電子ビーム８がシャドウマスク１２表面の法線に対して所定角度だけ傾いてに入射する。このため、各開孔３４の両側に位置した突状部５０をそれぞれ中央部側に配置することにより、各突状部５０と開孔３４を通過する電子ビーム８との距離を略同一にすることができる。
【００４８】
つまり、シャドウマスク１２の全域において、開孔３４を通過する電子ビーム８と各突状部５０との距離を略同一にすることにより、電子ビーム８に両側に設けられた突状部５０は、電子ビーム８に対して略均等に作用する。これにより、電子ビーム８の軌道が不所望にシフトすることを防止することができる。
【００４９】
上述したように構成されたカラー陰極線管によれば、図７に示すように、動作初時、電子銃構体から放出された電子ビーム８の一部が突状部５０の誘電体層５０Ａに衝突し、各誘電体層５０Ａは、マイナスに帯電する。誘電体層５０Ａが帯電することにより、誘電体層５０Ａの電位は、前述したＥｂよりも低い電圧となる。その結果、シャドウマスク１２と誘電体層５０Ａとの間に電位差が生じる。この電位差と、誘電体層５０Ａと、シャドウマスク１２の矩形開孔３４とにより電子レンズとしての４極子レンズが形成される。
【００５０】
図４及び図７に示すように、この４極子レンズは、隣接した２つの誘電体層５０Ａ間を通って開孔３４に向かう電子ビーム８を、開孔３４の幅方向が実際の開孔径よりも細く、また、開孔３４の長手方向が実際の開孔径よりも長い縦長形状に集束する作用をもつことになる。
【００５１】
このように電子ビーム８を縦長形状に集束することにより、シャドウマスク１２に衝突していた電子ビームの一部を開孔３４を通過させて蛍光体スクリーン６に導くことが可能となる。そして、開孔３４の長手方向、つまり、シャドウマスク１２の短軸Ｙ方向については、シャドウマスク１２のブリッジ３２によって影になっていた蛍光体層部分を発光させ、かつ、長軸Ｘ方向では、電子ビームスポットの密度を高めることができる。これにより、蛍光体層の発光輝度を向上させることが可能となる。
【００５２】
また、突状部５０は、誘電体層５０Ａの上層に低抵抗層５０Ｂを有している。このため、誘電体層５０Ａの帯電量すなわち電子ビームへの作用力を調整することができ、電子ビームの集束状態を容易に制御することが可能となる。すなわち、突状部５０に電子ビームが照射されて誘電体層５０Ａに帯電した電荷は、低抵抗層５０Ｂを通じて移動する。これにより、低抵抗層５０Ｂを設けない構造と比較して、突状部５０に帯電する電荷量を均一化することが可能となる。また、突状部５０に帯電した電荷は、低抵抗層５０Ｂを通じて迅速に除電されるため、残像の発生を低減することが可能となる。
【００５３】
さらに、突状部５０は、金属製のマスク基材上に誘電体層５０Ａを配置し、さらにこの誘電体層５０Ａ上に低抵抗層５０Ｂを配置して構成されている。つまり、突状部５０は、電荷が帯電する誘電体層５０Ａを比較的低抵抗なマスク基材及び低抵抗層５０Ｂで挟持したサンドイッチ構造で形成されている。これにより、誘電体層５０Ａの下層側（マスク基材側）に帯電した電荷及び上層側（低抵抗層側）に帯電した電荷を迅速に移動させることができる。つまり、突状部５０に帯電する電荷量を均一化できるとともに、迅速に除電することが可能となる。
【００５４】
また、シャドウマスク有孔部２０ａの長軸Ｘ方向周辺部では、誘電体層５０Ａをシャドウマスク中央部側の開孔列側に近づけて設けることで、前記とほぼ同様な効果を得ることが可能となる。その結果、全画面領域で良好なフォーカス特性を得ることができる。
【００５５】
すなわち、有孔部２０ａの長軸Ｘ方向周辺部において、電子ビーム８は、シャドウマスクの表面に対して斜めに入射する。そのため、図６の（ｂ）に２点鎖線で示すように、開孔３４の両側に設けられた誘電体層５０Ａが開孔３４に対して左右対称に位置していると、電子ビーム８は、シャドウマスク中央部側の誘電体層５０Ａの近くを通過し、このシャドウマスク中央部側の誘電体層５０Ａからより大きな反発力を受ける。そのため、電子ビーム８は、２点鎖線で示すように、シャドウマスク有孔部２０ａの周辺側へ向かう偏向量が増加し、蛍光体スクリーン上の所定位置に到達することが困難となる。
【００５６】
したがって、上述した実施の形態のように、有孔部２０ａの長軸Ｘ方向周辺部において、誘電体層５０Ａをシャドウマスク中央部側の開孔列１９に近づけて設けることにより、電子ビーム８の不所望な偏向を抑制することができ、電子ビーム８を所望の蛍光体層上に集束させることができる。
【００５７】
このような効果は、シャドウマスク有孔部の中央部と周辺部とで、開孔列１９に対する誘電体層５０Ａを含む突状部５０の配設位置を変えることにより得られるが、シャドウマスク有孔部２０ａの中央と周辺部とで、突状部５０の幅、高さ、あるいは誘電率を調整することによっても、前記と同様の効果を得ることができる。そして、上述したように、突状部５０のみを調整することにより電子ビームの集束特性を制御し、画面全域で良好なフォーカス特性を得ることができる。
【００５８】
なお、本願発明者らによる実験では、前記した条件でカラー陰極線管を動作させた場合、従来よりも約２０％の輝度向上を達成することができた。また、この実施の形態によれば、シャドウマスク１２の板厚に対して高さ数十μｍの誘電体層５０Ａを設けることで、すなわち図５に示したように誘電体層５０Ａが１０μｍ以上３０μｍ以下の膜厚を有するよう形成することにより、充分な効果を得ることができる。このため、シャドウマスク１２の板厚を増加させる必要がなく、前述したケラレの心配も皆無となる。
【００５９】
誘電体層５０Ａの膜厚が１０μｍ未満の場合、誘電体層５０は、電子ビームの照射により帯電するが、電子ビームに対して作用する十分なレンズ強度を有した電子レンズを形成することができない。また、誘電体層５０Ａの膜厚が３０μｍを越えた場合、帯電した電荷が除電されにくくなり、残像現象が発生する。なお、この誘電体層の厚さの下限は、誘電体物質の誘電率、体積抵抗率、及び誘電体層形成の作業性を考慮して決める必要がある。誘電率が高いほど、または体積抵抗率が大きいほど、誘電体層の膜厚を薄くしても同様の効果が得られる。
【００６０】
ところで、この誘電体層５０Ａは、３以上、より好ましくは５以上の誘電率を有するように形成されている。誘電率が３未満の場合、電子ビームの照射により帯電するが、電子ビームに対して作用する十分なレンズ強度を有する電子レンズを形成することができない。
【００６１】
また、この誘電体層５０Ａは、０．２μｍ以下、より好ましくは０．１５μｍ以下の平均表面粗さを有するように形成されている。図１１は、平均表面粗さと、画面上の相対輝度との関係を示す図である。ここで、相対輝度とは、誘電体層５０Ａを設けなかった場合の輝度に対する相対値である。図１１に示したように、誘電体層５０Ａの平均表面粗さを０．２μｍ以下とすることにより、相対輝度を飛躍的に向上できることがわかる。
【００６２】
また、この誘電体層５０Ａは、１．０Ｅ＋１２Ω・ｃｍ以上、より好ましくは５．０Ｅ＋１２Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有するように形成されている。図１２は、体積抵抗率と、画面上の相対輝度との関係を示す図である。図１２に示したように、誘電体層５０Ａの体積抵抗率が１．０Ｅ＋１２Ω・ｃｍ未満の場合には、誘電体層５０Ａが電子ビームの照射により帯電するが、帯電した電子が容易に除電されてしまい、電子レンズのレンズ強度を十分に達成することができない。このため、電子ビームを集束する効果が十分に得られず、輝度を十分に向上することができない。これに対して、誘電体層５０Ａの体積抵抗率を１．０Ｅ＋１２Ω・ｃｍ以上とすることにより、十分なレンズ強度を有する電子レンズを形成することが可能となり、画面上における相対輝度を飛躍的に向上できることがわかる。また、誘電体層５０Ａの体積抵抗率が１．０Ｅ＋１６Ω・ｃｍを越えた場合、帯電した電荷が除電されにくくなり、残像現象が発生するため、１．０Ｅ＋１６Ω・ｃｍ以下とすることが望ましい。
【００６３】
次に、上記のように構成されたカラー陰極線管の製造方法におけるシャドウマスクの製造方法について説明する。
まず、図８に示すように、アンバー材などの矩形板状のマスク基材（フラットマスク）５２を用意し、従来と同様に、有孔部２０ａとなる領域に多数の開孔３４を形成する。
【００６４】
続いて、マスク基材５２の電子銃構体側となる表面上で各開孔列１９の両側に、ストライプ状の誘電体層５０Ａを形成する。この誘電体層５０Ａは、例えばスクリーン印刷法により、誘電体材料を含むペーストを所定パターンに塗布し、乾燥することにより形成される。
【００６５】
続いて、この誘電体層５０Ａの上にストライプ状の低抵抗層５０Ｂを形成する。この低抵抗層５０Ｂは、例えばスクリーン印刷法により、誘電体層５０Ａより低い体積抵抗率を有する導電成分を含有した導電ガラスなどの低抵抗材料を含むペーストを塗布し、乾燥することにより形成される。
【００６６】
続いて、誘電体層５０Ａ及び低抵抗層５０Ｂを積層することによって突状部５０が形成されたマスク基材５２をプレス金型に装着し、１５０乃至３００℃の温間でプレス成形する。これにより、所望形状のマスク主面２０およびスカート部１８を有したシャドウマスク１２を形成する。このプレス成形時に、一般には、金型の寿命を長くするための潤滑剤としてシリコンなどの耐熱オイルが塗布されるが、これらの潤滑剤は、乾燥の済んだ突状部５０を構成する絶縁物質層５３に浸透し、ガラスの焼結を阻害する。このため、潤滑剤の塗布無しで、あるいは、図９に示すようにマスク基材５２の有孔部２０ａ全面あるいは絶縁物質層５３上のみに絶縁物質層内のバインダーよりも低温度で熱分解する樹脂からなるオーバーコート層５４を塗布して、プレス成形することが望ましい。オーバーコート材としては、セルロース系の樹脂、アクリル系の樹脂等を用いることができる。
【００６７】
続いて、絶縁物質層５３内のバインダーを焼き飛ばすとともにオーバーコート層を熱分解する脱バインダー処理を行った後、シャドウマスク１２全体を約５００〜６５０℃程度で焼成することにより、絶縁物質層５３を焼結して誘電体層５０を形成するとともに、シャドウマスク表面の黒化を行う。
【００６８】
以上の工程により、電子銃構体側の表面にストライプ状の突状部５０を有した所定形状のシャドウマスク１２が得られる。
【００６９】
このような製造方法によれば、マスク基材５２を曲面状に成形する前にストライプ状の突状部５０を形成するため、これらの突状部５０を所定位置に正確に形成することができる。また、プレス成形時における突状部５０の位置ズレもなく、成形後の位置ズレも発生しない。したがって、最終的に形成される突状部５０の位置精度を充分に高くすることができる。さらに、スクリーン印刷を用いることにより、突状部５０の形成位置、幅、高さ等を容易に制御することが可能となる。
【００７０】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、上述した実施の形態では、各開孔列の両側に突状部５０を１つずつ設ける構成としたが、図１０に示すように、各開孔列の両側に複数本、例えば、２本ずつ突状部５０を配置する構成としてもよい。
【００７１】
このような構成によれば、突状部５０が帯電、除電する時間を短くすることが可能となる。すなわち、突状部５０の誘電体層５０Ａに帯電した電子は、カラー陰極線管の動作終了後、残像時間を短縮するためには直ちに除電されなければならない。そして、除電の速度を早くするためには、電子ビーム衝突終了後、電子が直ちにシャドウマスク１２の基材及び低抵抗層５０Ｂに移動し、誘電体層５０上の電子を少なくする必要がある。除電に要する時間が著しく長い場合には、画面上に不要な残像が発生し、好ましくない。
【００７２】
そこで、前記のように開孔列の両側に突状部５０を複数本ずつ設けた場合、突状部５０を１本のみ設ける場合に比較して、各誘電体層５０Ａの幅、高さ等を小さくしても同様の集束作用を得ることができる。そして、各誘電体層５０Ａの幅、高さ等を小さくすることにより、誘電体層５０Ａの表面上に帯電した電子は、その表面を移動してシャドウマスク基材及び低抵抗層に到達する距離が短くなり、結果として除電時間を短縮することが可能となる。従って、不要な残像の発生を低減することができる。
【００７３】
また、シャドウマスクに形成された開孔は、矩形状に限らず円形状としてもよく、蛍光体スクリーン側の蛍光体層もストライプ状に限らずドット状とすることも可能である。更に、誘電体層５０Ａは、各開孔３４の両側に設けられ４極子レンズを形成するように配置されていればよく、ストライプ状に限らず、島状、ドット状等の所望形状にパターニングされた構成としても良い。同様に、上述した実施の形態で示した各部の寸法、形状は一例で有り、必要に応じて種々変形可能である。
【００７４】
さらに、この発明において、色選別機構であるシャドウマスクは、プレス成形型のマスクに限らず、テンションを作用させるテンション型のマスクとしても良い。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、画面全域に亘って電子ビームのフォーカス特性を向上することが可能であるとともに、画面全域の輝度を向上することが可能なカラー陰極線管及びこのカラー陰極線管の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係るカラー陰極線管の構造を概略的に示す水平断面図である。
【図２】図２は、図１に示したカラー陰極線管における蛍光体スクリーンの一部を拡大して示す平面図である。
【図３】図３の（ａ）は、図１に示したカラー陰極線管におけるシャドウマスクの構造を概略的に示す斜視図であり、図３の（ｂ）は、シャドウマスクの一部を拡大して示す平面図である。
【図４】図４は、シャドウマスク、蛍光体スクリーン、及び電子ビームの関係を模式的に示す図である。
【図５】図５は、突状部が形成されたシャドウマスクの電子銃構体側表面の構造を概略的に示す斜視図である。
【図６】図６の（ａ）は、シャドウマスクの有孔部の中央部における断面構造を示す図であり、図６の（ｂ）は、シャドウマスク有孔部の長軸方向周辺部における断面構造を示す図である。
【図７】図７は、シャドウマスクの有孔部の中央部を通る電子ビームの集束状態を模式的に示す図である。
【図８】図８は、シャドウマスクの製造に用いられるマスク基材を示す平面図である。
【図９】図９は、シャドウマスクの製造工程において、マスク基材の電子銃構体側表面にオーバーコート層を形成した状態を示す断面図である。
【図１０】図１０は、この発明の変形例に係るカラー陰極線管に適用可能なシャドウマスクの一部を拡大して示す断面図である。
【図１１】図１１は、誘電体層の平均表面粗さに対する画面上の相対強度の関係を示す図である。
【図１２】図１２は、誘電体層の体積抵抗率に対する画面上の相対輝度の関係を示す図である。
【符号の説明】
６…蛍光体スクリーン
９…電子銃構体
１０…真空外囲器
１２…シャドウマスク
１９…開孔列
２０…マスク主面
２０ａ…有孔部
３４…開孔
４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ…蛍光体層
５０…突状部
５０Ａ…誘電体層
５０Ｂ…低抵抗層
５２…マスク基材
【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】
2004071323.tif 000009
【図８】
2004071323.tif 000010
【図９】
2004071323.tif 000011
【図１０】
2004071323.tif 000012
【図１１】
2004071323.tif 000013
【図１２】
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