(57)【要約】【課題】  電子レンズを形成するフォーカスマスクを備え、輝度向上が可能であり、且つ、管内への高電圧の供給箇所が１箇所だけで済むカラー受像管を提供する。【解決手段】  シャドウマスク１０は、複数の開孔１３が形成された略矩形の有孔領域１１と、その外側の無孔領域１２とを備え、有孔領域１１内に、少なくとも第１電極及び第２電極２０が配置される。第１電極と第２電極とは無孔領域１２内にて抵抗体１６を介して互いに電気的に接続されている。第１電極及び第２電極のうちの一方に電圧を印加することにより、第１電極及び第２電極に互いに異なる電位が付与されて、第１電極及び第２電極が電子レンズを形成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネルと、前記パネルの内面に設けられた蛍光体スクリーンと、前記蛍光体スクリーンに入射する電子ビームを放出する電子銃と、前記蛍光体スクリーンに対向して配置され前記電子ビームを選別するための複数の開孔が設けられたシャドウマスクとを備え、
前記シャドウマスクは、前記複数の開孔が形成された略矩形の有孔領域と、その外側の無孔領域とを備え、
前記シャドウマスクの前記有孔領域内に、少なくとも第１電極及び第２電極が配置されており、
前記第１電極と前記第２電極とは、前記無孔領域内にて抵抗体を介して互いに電気的に接続されており、
前記第１電極及び前記第２電極のうちの一方に電圧を印加することにより、前記第１電極及び前記第２電極に互いに異なる電位が付与されて、前記第１電極及び前記第２電極が電子レンズを形成することを特徴とするカラー受像管。
【請求項２】
前記第１電極及び前記第２電極のうち高電位が付与される電極は、他の電極に対して前記蛍光体スクリーン側に配置されている請求項１に記載のカラー受像管。
【請求項３】
前記第１電極及び前記第２電極のうちの一方の電極が前記有孔領域内の位置に応じて複数に分割され、分割された前記複数の電極と他方の電極とがそれぞれ抵抗体を介して電気的に並列接続されている請求項１に記載のカラー受像管。
【請求項４】
前記分割された電極の前記有孔領域内での位置が周辺部に近いほど、対応する前記抵抗体の抵抗値は大きい請求項３に記載のカラー受像管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラー受像管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カラー受像管は、図５に示すように、ほぼ矩形状のパネル３１およびこのパネル３１に一体に接合されたファンネル３２からなる外囲器を有する。パネル３１の内面には、青、緑、赤に発光するストライプ状あるいはドット状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３３が形成され、この蛍光体スクリーン３３に対向して、多数の開孔（アパーチャ）が形成されたほぼ矩形状のシャドウマスク３４が装着されている。一方、ファンネル３２のネック３５内に、３本の電子ビーム３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂを放出する電子銃３７が配設されている。電子銃３７から放出された３本の電子ビーム３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂをファンネル３２の外側に装着された偏向ヨーク３８が発生する水平および垂直偏向磁界により偏向し、シャドウマスク３４を介して蛍光体スクリーン３３を水平及び垂直方向に走査させることにより、カラー画像を表示する。
【０００３】
シャドウマスク３４は、図６（Ａ）に示すように、多数の開孔が形成されたほぼ矩形の有孔領域４１と、この周囲の開孔が形成されていない無孔領域４２とを備える。有孔領域４１には、図６（Ｂ）に示すように、電子銃からの３本の電子ビームを選別して蛍光体スクリーンに入射させるための複数の開孔４３が設けられている。開孔４３は、有孔領域４１の短軸方向を長手方向とするほぼ矩形状を有している。複数の開孔４３は、有孔領域４１の短軸方向にブリッジを介して直線状に配置されて開孔列４５を形成している。そして、この開口列４５が有孔領域４１の長手方向に所定のピッチで複数列配置されている。開孔列４５の配列ピッチは有孔領域４１の長軸方向の中央部と周辺部とでは異なっていることが一般的であり、通常は、中央部から周辺部にいくに従って配列ピッチは徐々に大きくなる。
【０００４】
図６（Ｂ）ではほぼ矩形状の開孔４３を示したが、一般にシャドウマスク３４に形成される開孔の形状としては、大別して円形状と矩形状の２種類がある。文字や図形を表示するディスプレイ管には主として円形状の開孔が用いられ、一般家庭で用いられる民生用カラー受像管には主として矩形状の開孔が用いられている。いずれの場合にも、基本的に開孔は、蛍光体スクリーンと対向する面側に形成された大孔と電子銃と対向する面側に形成された小孔とが連通した連通孔である。
【０００５】
この様なカラー受像管の重要な特性の一つとして、輝度が挙げられる。輝度を向上させるために、従来、蛍光体スクリーンの電子銃側にメタルバック層を形成したり、各種高輝度蛍光体を採用したりする方法が採用されてきた。また、カラー受像管の陽極電圧を上げることにより、輝度を上げる方法も提案されているが、この方法は消費電力が増大し、さらにＸ線発生量が増してしまうため、好ましくない。
【０００６】
輝度を向上させる別の手段として、フォーカスマスクと呼ばれるシャドウマスクが提案されている。このフォーカスマスクについて以下に説明する。現在主流とされているカラー受像管にはその内部に色選別電極としてのシャドウマスクが配置されている。このシャドウマスクには多数の開孔が設けられている。電子銃から放出された電子ビームは偏向ヨーク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、蛍光体スクリーンに衝突する。この際、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、輝度には寄与していない。フォーカスマスクはこのシャドウマスクに衝突する電子ビームの一部を蛍光体スクリーンに到達させることを目的としている。
【０００７】
すなわち、シャドウマスクの電子銃側に電極を配置し、この電極にシャドウマスクと別電位を与え、シャドウマスクとこの電極とで円筒レンズや４極子レンズなどの電子レンズを形成する。この電子レンズがシャドウマスクに衝突する電子ビームの軌道を変え、電子ビームを蛍光面まで導く。特許文献１及び特許文献２には、シャドウマスクの電子銃側面に絶縁層を介して電極を形成したフォーカスマスクが記載されている。
【０００８】
しかし、このフォーカスマスクでは、管内のシャドウマスク及び電極という２つの部材に互いに異なる高電圧をそれぞれ供給しなくてはならず、従来のカラー受像管に対して大幅な変更が必要になり、コスト及び安全の面で大きな負担を強いることになってしまう。
【特許文献１】特開昭５１−３４６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するものであり、電子レンズを形成するフォーカスマスクを備え、輝度向上が可能であり、且つ、管内への高電圧の供給箇所が１箇所だけで済むカラー受像管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のカラー受像管は、パネルと、前記パネルの内面に設けられた蛍光体スクリーンと、前記蛍光体スクリーンに入射する電子ビームを放出する電子銃と、前記蛍光体スクリーンに対向して配置され前記電子ビームを選別するための複数の開孔が設けられたシャドウマスクとを備える。前記シャドウマスクは、前記複数の開孔が形成された略矩形の有孔領域と、その外側の無孔領域とを備える。前記シャドウマスクの前記有孔領域内に、少なくとも第１電極及び第２電極が配置されており、前記第１電極と前記第２電極とは、前記無孔領域内にて抵抗体を介して互いに電気的に接続されている。そして、前記第１電極及び前記第２電極のうちの一方に電圧を印加することにより、前記第１電極及び前記第２電極に互いに異なる電位が付与されて、前記第１電極及び前記第２電極が電子レンズを形成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のカラー受像管では、第１電極及び第２電極によって形成される電子レンズにより電子ビームを収束させることができるフォーカスマスクが形成される。従って、より多くの電子ビームを開孔を通過させることが可能となり、画面の輝度を向上させることができる。
【００１２】
しかも、第１電極と第２電極とを抵抗体で接続することにより、いずれか一方の電極のみに電圧を印加するだけで、電子レンズを形成できる。従って、管内への電源の供給が従来のフォーカスマスクを備えないカラー受像管と同様に１箇所で足りる。よって、本発明のカラー受像管は、フォーカスマスクを備えていながら、コストの上昇、安全性の低下を招かない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のカラー受像管においては、前記第１電極及び前記第２電極のうち高電位が付与される電極は、他の電極に対して前記蛍光体スクリーン側に配置されていることが好ましい。これにより、電子ビームを収束させることができる電子レンズを形成することができる。
【００１４】
また、前記第１電極及び前記第２電極のうちの一方の電極が前記有孔領域内の位置に応じて複数に分割され、分割された前記複数の電極と他方の電極とがそれぞれ抵抗体を介して電気的に並列接続されていることが好ましい。これにより、分割された電極に対応する領域ごとに電子レンズの収束作用を最適設定することができるので、画面の輝度を部分的に調整することが可能になる。
【００１５】
この場合において、前記分割された電極の前記有孔領域内での位置が周辺部に近いほど、対応する前記抵抗体の抵抗値は大きいことが好ましい。これにより、輝度が低下しやすい画面の周辺部の輝度を向上させることができるので、画面全体において均一な輝度の画像表示を行えるカラー受像管を提供できる。
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
本発明のカラー受像管の基本的構成は図５に示した従来のものと同様であるのでその説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明のカラー受像管に搭載されるシャドウマスク１０の一実施形態の正面図、図２は図１の部分２の拡大斜視図である。
【００１９】
このシャドウマスク１０は、パネルの内面に設けられた蛍光体スクリーンに対向し、電子銃からの複数の電子ビームを選別して前記蛍光体スクリーンに入射させる複数個の開孔１３を有する有孔領域１１と、この有孔領域１１の周囲に位置し開孔１３が存在しない無孔領域１２とを有している。有孔領域１１は略矩形状を有しており、この有孔領域１１内に形成された開孔１３は、有孔領域１１の長軸（以下、Ｙ軸と呼ぶ）方向を短辺方向（幅方向）、短軸（以下、Ｘ軸と呼ぶ）方向を長辺方向（長さ方向）とする略矩形状を有する。複数の開孔１３が、Ｘ軸方向にブリッジ１４を介して直線状に配置されて開孔列１５を形成している。この開孔列１５がＹ軸方向に所定のピッチで複数列配置されている。
【００２０】
図２に示すように、シャドウマスク１０の電子銃側の面には、開孔列１５の間に絶縁材料２２がＸ軸方向に延びたストライプ状に付与されている。多数の絶縁材料２２のストライプはシャドウマスク１０の無孔領域１２において相互に接続されている。この絶縁材料２２上に導電材料２０がＸ軸方向に延びたストライプ状に付与されている。そして、多数の導電材料２０のストライプは無孔領域１２内の絶縁材料２２上にて相互に接続されている。
【００２１】
このような構成において、シャドウマスク１０を電位Ｖ10に保持して第１電極として機能させ、同時に導電材料２０を電位Ｖ20（ここで、Ｖ20＝Ｖ10−α、α＞０）に保持して第２電極として機能させる。これにより、シャドウマスク１０の開孔１３近傍に電子ビームを収束する作用を有する電子レンズを形成し、シャドウマスク１０をフォーカスマスクとして機能させることにより、表示画像の輝度を向上させることができる。
【００２２】
具体例を以下に示す。但し、本発明はこの例に限定されるものではない。
【００２３】
本例ではシャドウマスク１０は、厚さ０．２５ｍｍの低熱膨張材であるアンバー（Ｆｅ−Ｎｉ合金）材からなる。開孔列１５を構成する開孔１３のＸ軸方向の配列ピッチは約０．６ｍｍである。この開孔列１５のＹ軸方向の配列ピッチは、Ｙ軸方向において有孔領域１１の中央部で０．７５ｍｍ、周辺部で０．８２ｍｍと、Ｙ軸方向の周辺ほど大きくなっている。各開孔１３は、シャドウマスク１０の蛍光体スクリーンと対向する面側に形成された大孔と電子銃と対向する面側に形成された小孔とが連通した連通孔である。大孔のＹ軸方向の開孔幅は、Ｙ軸方向において有孔領域１１の中央部で０．４６ｍｍ、周辺部で０．５０ｍｍ、小孔のＹ軸方向の開孔幅は、Ｙ軸方向において有孔領域１１の中央部で０．１８ｍｍ、周辺部で０．２０ｍｍである。電子ビームがＹ軸方向の周辺部にある開孔１３に４６°の角度で入射する場合、この開口の小孔に対する大孔の偏心は０．０６ｍｍである。
【００２４】
絶縁材料２２としては、ガラスを主成分とした材料を用いることができ、好適な例としてＢｉ系のガラスを例示できる。但し、ガラスの成分はこれに限定されず、シャドウマスク１０との密着性などを考慮し、適宜選択すれば良い。
【００２５】
導電材料２０としては、例えばガラスを主成分としＡｇ粉末が分散されたＡｇペーストが好ましい。
【００２６】
有孔領域１１内において、ストライプ状の絶縁材料２２の厚さは０．０６ｍｍ、幅は０．３５ｍｍ、この上に形成されるストライプ状の導電材料２０の厚さは０．０１ｍｍ、幅は０．２５ｍｍである。無孔領域１２内において、絶縁材料２２及び導電材料２０のパターン形状は特に制限はなく、有孔領域１２内に形成された絶縁材料２２の複数のストライプ及び導電材料２０の複数のストライプがそれぞれ相互に接続され、且つ、導電材料２０がシャドウマスク１０の表面上に直接積層されていなければよい。
【００２７】
シャドウマスク１０と導電材料２０とは、図３に示すように、無孔領域１２内に配置された１ＭΩの抵抗値を有する抵抗体１６を介して接続されている。抵抗体１６は無孔領域１２内に配置されているので、抵抗体１６は表示画像に何らの影響を与えない。
【００２８】
このような構成において、シャドウマスク１０に高電圧Ｖ10を印加し、かつ電子銃から電子ビームが放出されると、抵抗体１６を介してシャドウマスク１０と導電材料２０との間に電流が流れる結果、シャドウマスク１０と導電材料２０との間に抵抗体１６に依存した電圧差αが発生する。例えば流れる電流値が０．６ｍＡの場合、電圧差αは０．６ｍＡ×１ＭΩ＝６００Ｖとなる（シャドウマスク１０の電圧Ｖ10＞導電材料２０の電圧Ｖ20）。この電圧差αによりシャドウマスク１０の開孔１３近傍に電子レンズが形成されるので、電子ビームを収束させることができる。その結果、従来のカラー受像管に比べて輝度を向上させることができる。
【００２９】
また、本発明においては、シャドウマスク１０に高電圧Ｖ10を印加するのみであるので、電圧源が１つで済む。従って、従来のフォーカスマスクを備えていないカラー受像管と基本的構造を共通化できる。そのため、従来のカラー受像管に対して大幅な変更が不要であるので、コスト面で有利である。加えて、導電材料２０に別個の電源を用いて電圧を印加する場合には、シャドウマスク１０に印加する電圧Ｖ10と導電材料２０に印加する電圧Ｖ20との制御が難しく、シャドウマスク１０と導電材料２０との間に大きな電圧差が生じてしまうと絶縁材料２２が絶縁破壊を起こしてしまう。これに対し、本発明ではシャドウマスク１０と導電材料２０との間の電圧差αは電流値に比例するので、極端な過電流が流れない限り、シャドウマスク１０と導電材料２０との間の電圧差は適正範囲に保たれる。従って、安全性に優れている。
【００３０】
本発明のカラー受像管に搭載されるシャドウマスクの別の実施形態を図４を用いて説明する。
【００３１】
一般的にカラー受像管では、パネルの厚さ、偏向による電子ビームのにじみ等によって画面の中央部より周辺部のほうが輝度が低い。本実施形態は以下の構成により、画面内におけるこのような輝度差を低減させる。
【００３２】
本実施形態のシャドウマスク１０の有孔領域１１は、Ｙ軸方向において中央の中央有孔領域１１ａとこの両側の周辺有孔領域１１ｂとに分割され、中央有孔領域１１ａ内の導電材料２０及び絶縁材料２２と、その両側の周辺有孔領域１１ｂ内の導電材料２０及び絶縁材料２２とは、互いに独立して形成されている。そして、中央有孔領域１１ａ内の導電材料２０は抵抗体１６ａを介してシャドウマスク１０と接続され、周辺有孔領域１１ｂ内の導電材料２０は抵抗体１６ａとは別の抵抗体１６ｂを介してシャドウマスク１０と接続される。更に、抵抗体１６ｂの抵抗値は抵抗体１６ａの抵抗値より大きい。従って、シャドウマスク１０に電圧Ｖ10を印加したときの、中央有孔領域１１ａ内の導電材料２０の電位をＶ20a、周辺有孔領域１１ｂ内の導電材料２０の電位をＶ20bとすると、Ｖ10＞Ｖ20a＞Ｖ20bの関係が成立し、周辺有孔領域１１ｂ内に形成される電子レンズは中央有孔領域１１ａ内に形成される電子レンズよりも相対的に大きな収束作用を発揮する。これにより、表示画面において、周辺有孔領域１１ｂに対応する部分の輝度を相対的に向上させることができるので、中央有孔領域１１ａに対応する部分との輝度差を低減できる。
【００３３】
なお、本実施形態では、中央有孔領域１１ａ内の導電材料２０と周辺有孔領域１１ｂ内の導電材料２０とが少なくとも独立していれば良く、中央有孔領域１１ａ内の絶縁材料２２と周辺有孔領域１１ｂ内の絶縁材料２２とは図４（Ｂ）に示すように分離している必要はなく、連続していても良い。また、有孔領域１１の分割方法は図４（Ａ）に限定されず、分割線の位置や分割数は任意に変更することができる。
【００３４】
また、上記の具体例に示した抵抗体１６の抵抗値は１ＭΩであるが、この抵抗値はシャドウマスク１０の開孔１３の配置ピッチと導電材料２０の幅との比、絶縁材料２２の厚さ、最大印加電流等に応じて最適な値を選択することができ、上記の具体例に限定されない。
【００３５】
また、上記の実施形態では、蛍光体スクリーン側の相対的に高電位の電極としてシャドウマスク１０を用い、電子銃側の相対的に低電位の電極としてシャドウマスク１０上に絶縁材料２２を介して積層された導電材料２０を用いたが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、２枚のマスクを離間して配置して（又は絶縁層を介して積層して）、両マスク間を抵抗体で接続しても良い。
【００３６】
また、上記の実施の形態では、開孔１３の形状は略矩形としたが、円形など他の形状を有していても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のカラー受像管の利用分野は特に限定されず、テレビジョンまたはコンピュータディスプレイ等に広範囲に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のカラー受像管に搭載されるシャドウマスクの一実施形態の正面図
【図２】図１の部分２の拡大斜視図
【図３】図１の部分３の拡大正面図
【図４】（Ａ）は本発明のカラー受像管に搭載されるシャドウマスクの別の実施形態の正面図、（Ｂ）は図４（Ａ）の部分４Ｂの拡大正面図
【図５】一般的なカラー受像管の全体断面図
【図６】（Ａ）は一般的なシャドウマスクの平面図、（Ｂ）は図６（Ａ）の部分６Ｂの拡大図
【符号の説明】
【００３９】
１０  シャドウマスク
１１，１１ａ，１１ｂ  有孔領域
１２  無孔領域
１３  開孔
１４  ブリッジ
１５  開孔列
１６，１６ａ，１６ｂ  抵抗体
２０  導電材料
２２  絶縁材料
３１  パネル
３２  ファンネル
３３  蛍光体スクリーン
３４  シャドウマスク
３５  ネック
３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ  電子ビーム
３７  電子銃
３８  偏向ヨーク
【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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