(57)【要約】  【課題】  電子銃から射出された電子ビームの一部がシャドウマスクの開孔縁や開孔内壁に衝突することによって発生する反射ビームが不必要な蛍光体を発光させることのないカラー受像管を提供する。  【解決手段】  シャドウマスク７を、電子ビームの形状を規定する開孔が形成された主マスク１２と、主マスク１２の有孔部全域にわたって蛍光体スクリーン側に重ねて固定され、主マスク１２の前記開孔の位置に合わせて開孔が形成された補助マスク２２とにより構成する。主マスク１２及び補助マスク２２の前記開孔を、電子銃側の表面に形成された小孔１６、２６と前記蛍光体スクリーン側の表面に形成された大孔１７、２７とが連通した連通孔により構成する。補助マスク２２の小孔２６の短軸側開孔縁２９を、主マスク１２の対応する大孔１７の短軸側開孔縁１９よりも画面周辺側に位置させる。【選択図】  図５
2005310597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に複数色の蛍光体からなる蛍光体スクリーンを有するパネルと、前記フェイスパネルの後方に接続されたファンネルとからなるバルブと、
前記ファンネルのネック部に内蔵された電子銃と、
前記蛍光体スクリーンと対向して前記バルブ内の所定の位置に配置され、互いに直交し、かつ、管軸と直交する２軸を長軸及び短軸とする矩形状のシャドウマスクとを備えたカラー受像管であって、
前記シャドウマスクは、電子ビームの通過する開孔が形成された主マスクと、前記主マスクの有孔部全域にわたって前記蛍光体スクリーン側に重ねて固定され、前記主マスクの前記開孔の位置に合わせて開孔が形成された補助マスクとからなり、
前記主マスク及び補助マスクの前記開孔は、前記電子銃側の表面に形成された小孔と前記蛍光体スクリーン側の表面に形成された大孔とが連通した連通孔からなり、
前記補助マスクの前記小孔の短軸側開孔縁が、前記主マスクの対応する前記大孔の短軸側開孔縁よりも画面周辺側に位置していることを特徴とするカラー受像管。
【請求項２】
前記有孔部の前記長軸の中心から当該長軸に沿った端部までの距離をＬ、前記主マスクの前記大孔の幅をＤ'main、前記補助マスクの対応する前記小孔の幅をＤsub 、前記主マスクの前記大孔の中心位置に対する前記補助マスクの対応する前記小孔の中心位置のオフセット量をＺとしたとき、前記長軸の中心からの当該長軸に沿った距離が０．７Ｌ〜１Ｌの範囲にあるいずれかの位置で、下記式（１）の関係を満たす請求項１に記載のカラー受像管。
Ｄsub ≦０．２Ｄ'main＋２Ｚ                      ・・・（１）
【請求項３】
前記パネルの外面の曲率半径が１００００ｍｍ以上である請求項１又は２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、テレビジョン受像機やコンピュータディスプレイ等に応用されるカラー受像管に関し、特に、それに用いられるシャドウマスクの構造に関する。さらに詳細には、本発明は、高コントラストで色純度が高く、不必要な蛍光体を発光させることのないカラー受像管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カラー受像管においては、矩形状のパネルの内面に形成された蛍光体スクリーンと対向して、電子銃から射出された電子ビームの到達位置を規制するための矩形状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は、外周部に折り曲げ形成されたスカート部を介してマスクフレームに固定されている。そして、シャドウマスクの蛍光体スクリーンと対向する有効面には、多数の開孔が所定の配列で形成されており、電子銃から射出されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応する３本の電子ビームは、シャドウマスクの各開孔によって色選別を受け、蛍光体スクリーンを構成する３色蛍光体に入射する。
【０００３】
シャドウマスクの開孔の形状には、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には、主として円形状の開孔を有するシャドウマスクが用いられ、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を有するシャドウマスクが用いられている。そして、そのいずれのシャドウマスクにおいても、開孔は、基本的に、電子銃側の表面に形成された小孔と蛍光体スクリーン側の表面に形成された大孔とが連通した連通孔からなり、その小孔と大孔との連通部での径が実質的に開孔径を規定している。
【０００４】
シャドウマスクの開孔は、電子銃側の面と蛍光体スクリーン側の面との双方からエッチングすることで形成されるので、その内壁は丸みを帯びてしまう。そして、カラー受像管の動作中に、シャドウマスクに入射する電子ビームの一部は小孔の内壁に衝突し、上述のように小孔の内壁が丸みを帯びているために、小孔の内壁に衝突した電子ビームは全方向に反射する（以下、小孔の内壁に衝突して反射した電子ビームを「反射ビーム」という）。その結果、シャドウマスクの大孔部分から蛍光体スクリーン側に抜け出た反射ビームが蛍光体スクリーンに到達し、不必要な蛍光体を発光させて、コントラストや色純度の劣化を引き起こしている。
【０００５】
さらに、画面周辺部にホワイトバーパターンを表示した場合には、特に当該パターンよりも短軸側の蛍光体が広範囲にわたって不必要に発光してしまう。これは、ホワイトバーパターンを表示した位置に対応するシャドウマスク上の領域内の全ての開孔で反射ビームが発生し、これらの反射ビームは、電子ビームの入射角が大きいために反対方向に進む量が増えるからである。
【０００６】
開孔の形状が矩形状であるシャドウマスクでの上記問題点を解決する技術として、シャドウマスクの開孔を、電子銃側の表面に形成される小孔に対して蛍光体スクリーン側の表面に形成される大孔を幅方向、又は幅方向と長手方向の両方の電子ビームの抜ける方向にずらすことにより、偏心孔とすることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
また、シャドウマスクに入射する電子ビームの一部が小孔の内壁に衝突することによって発生する反射ビームを抑制する技術として、図１１に示すように、小孔の内壁４２を、蛍光体スクリーン側に抜ける電子ビーム４３に沿って引いた接線４５と開孔の中心を通る垂線４６とのなす角度αが電子ビーム４３の軌道と垂線４６とのなす角度βよりも大きくなるように形成することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
ところで、昨今、パーソナルコンピュータ、エンジニアリングワークステーション（ＥＷＳ）の端末として、フラットパネルディスプレイの使用割合が増加しているが、デスクトップとしては、依然としてディスプレイ管が大量に使用されている。一方、一般家庭用のカラー受像管としては、大型化の方向で、人間工学的な見地から、外光の反射が少なく、かつ、画像歪の少ない平坦な画面を有するフラットスクウェア管が主流となっている。しかも、最近では、画像を表示するパネルの外面を板ガラス同様のほぼ完全なフラット形状とした完全フラット管が好評を博している。
【０００９】
一般に、蛍光体スクリーンと対向するシャドウマスクの有効面は、パネルの内面形状に対応した形状に形成され、フラットスクウェア管のシャドウマスクは、従来のカラー受像管のシャドウマスクよりも曲率が小さいが、完全フラット管のシャドウマスクは、その曲率がさらに小さくなってフラットな形状となる。このため、完全フラット管の場合には、シャドウマスクの有効面の周辺部の開孔に入射する電子ビームの入射角が、フラットスクウェア管の場合に比べてさらに大きくなる。その結果、上述した問題は、シャドウマスクの開孔に入射する電子ビームの入射角が大きい完全フラット管などでは顕著となり、画像品位を大幅に劣化させてしまう。
【００１０】
さらに、近年では、高解像度用のシャドウマスクとして、開孔ピッチの小さいものが要求されているが、開孔ピッチが小さいほど開孔の数が増えるために反射ビームの発生割合が多くなり、上述した問題はさらに深刻となる。
【００１１】
一方、複数枚のフラットマスク板を積層接合することによって構成されたシャドウマスクが提案されている（例えば、特許文献４、５参照）。
【００１２】
また、複数枚のフラットマスク板を積層接合することによって構成されたシャドウマスクにおいて、小孔の内壁に電子ビームが衝突するのを防止するために、それぞれのフラットマスク板の、開孔の位置関係と大孔のテーパー量を適正にすることが提案されている（例えば、特許文献６参照）。
【００１３】
また、複数枚のフラットマスク板を積層接合することによって構成されたシャドウマスクにおいて、シャドウマスクの組立て誤差による電子ビームの通過面積のばらつきを無くすために、電子銃側のフラットマスク板の開孔幅と蛍光体スクリーン側のフラットマスク板の開孔幅との比を１．４〜１．８に設定することが提案されている（例えば、特許文献７参照）。
【特許文献１】特開昭５０−１４２１６０号公報
【特許文献２】特開昭５７−５７４４９号公報
【特許文献３】特開平７−６５７３７号公報
【特許文献４】特開平２−１７２１４２号公報
【特許文献５】特開平２−１２３６４５号公報
【特許文献６】特開平３−６７４４０号公報
【特許文献７】特開平９−２２６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、特許文献１、２において、シャドウマスクに入射する電子ビームの一部が開孔縁や開孔内壁に衝突するのを防止するために、シャドウマスクの開孔を、電子銃側の表面に形成される小孔に対して蛍光体スクリーン側の表面に形成される大孔を幅方向、又は幅方向と長手方向の両方の電子ビームの抜ける方向にずらすことにより、偏心孔とすることが提案されているが、この構成を採用した場合、完全フラット管では、シャドウマスクの開孔に入射する電子ビームの入射角が一段と大きくなるために、小孔の内壁に衝突して反対方向に進む反射ビームの量が増えて、画面全体のコントラストや色純度が劣化し、画像品位を劣化させてしまう。さらに、近年要求されている開孔ピッチの小さいシャドウマスクでは、上述したように反射ビームの発生割合が多くなり、このような問題はさらに深刻となる。
【００１５】
また、上述したように、特許文献３において、シャドウマスクに入射する電子ビームの一部が小孔の内壁に衝突することによって発生する反射ビームを抑制するために、小孔の内壁の断面形状をナイフエッジ状とすることが提案されているが、この構成を採用した場合、小孔の内壁の高さを小さくするほど反射ビームの発生割合を少なくすることができるが、その反面、大孔と小孔とが連通する時のエッチング速度が速くなって、開孔幅のコントロールが極めて困難となる。
【００１６】
一方、特許文献４には、複数枚のフラットマスク板を積層接合し、電子銃側のフラットマスク板の小孔の開孔幅を１５０μｍ、電子銃側のフラットマスク板の大孔の開孔幅を２８０μｍ、蛍光体スクリーン側のフラットマスク板の小孔の開孔幅を２８０μｍ、蛍光体スクリーン側のフラットマスク板の大孔の開孔幅を４２０μｍに設定したものが開示されているが、特許文献４に開示されているシャドウマスクは、局所ドーミングの抑制を目的として２重構造にしたものである。また、上記のような開孔幅は、フラットマスク板の重ね合わせ時の位置ズレによって電子ビームの通過面積が減少するのを防止するために設定されているものであり、蛍光体スクリーン側のフラットマスク板が反射ビームを遮蔽する効果については何ら考慮されていない。
【００１７】
また、特許文献５には、複数枚のフラットマスク板を積層接合し、電子銃側のフラットマスク板の小孔の開孔幅を１５０μｍ、電子銃側のフラットマスク板の大孔の開孔幅を２８０μｍ、蛍光体スクリーン側のフラットマスク板の小孔の開孔幅を２７０μｍ、蛍光体スクリーン側のフラットマスク板の大孔の開孔幅を４２０μｍに設定したものが開示されているが、特許文献５に開示されているシャドウマスクも、特許文献４に開示されているシャドウマスクと同様に、局所ドーミングの抑制を目的として２重構造にしたものである。また、上記のような開孔幅も、特許文献４に開示されているシャドウマスクと同様に、フラットマスク板の重ね合わせ時の位置ズレによって電子ビームの通過面積が減少するのを防止するために設定されているものであり、蛍光体スクリーン側のフラットマスク板が反射ビームを遮蔽する効果については何ら考慮されていない。また、電子銃側のフラットマスク板の小孔の中心位置と電子銃側のフラットマスク板の大孔及び蛍光体スクリーン側のフラットマスク板の小孔の短軸側開孔縁との距離は、いずれも１２０μｍであり、蛍光体スクリーン側のフラットマスク板の小孔側表面によっては反射ビームを遮蔽する効果は得られない。
【００１８】
また、上述したように、特許文献６において、複数枚のフラットマスク板を積層接合し、小孔の内壁に電子ビームが衝突するのを防止するために、それぞれのフラットマスク板の、開孔の位置関係と大孔のテーパー量を適正にすることが提案されているが、この構成を採用した場合、完全フラット管では、電子銃側のフラットマスク板の小孔の内壁に衝突して反射ビームが発生する現象を防止することはできず、特許文献６には、発生した反射ビームを遮蔽する方法、及びそれぞれのフラットマスク板の開孔幅の関係について何ら考慮されていない。
【００１９】
また、上述したように、特許文献７において、複数枚のフラットマスク板を積層接合し、シャドウマスクの組立て誤差による電子ビームの通過面積のばらつきを無くすために、電子銃側のフラットマスク板の開孔幅と蛍光体スクリーン側のフラットマスク板の開孔幅との比を１．４〜１．８に設定することが提案されているが、特許文献７に開示されているシャドウマスクは、強度の向上を目的として２重構造にしたものである。また、上記のような開孔比：１．４〜１．８は、フラットマスク板の重ね合わせ時の位置ズレによって電子ビームの通過面積が減少するのを防止するために設定されているものであり、蛍光体スクリーン側のフラットマスク板が反射ビームを遮蔽する効果については何ら考慮されていない。しかも、近年のパネルの外面のフラット化及び開孔ピッチの縮小化に伴って反射ビームの発生割合が多くなっているカラー受像管では、上記のような開孔比：１．４〜１．８のシャドウマスクを用いても、十分な反射ビームの遮蔽効果を得ることはできない。
【００２０】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、電子銃から射出された電子ビームの一部がシャドウマスクの開孔縁や開孔内壁に衝突することによって発生する反射ビームが不必要な蛍光体を発光させることのない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】
【００２１】
前記目的を達成するため、本発明に係るカラー受像管の構成は、内面に複数色の蛍光体からなる蛍光体スクリーンを有するパネルと、前記フェイスパネルの後方に接続されたファンネルとからなるバルブと、前記ファンネルのネック部に内蔵された電子銃と、前記蛍光体スクリーンと対向して前記バルブ内の所定の位置に配置され、互いに直交し、かつ、管軸と直交する２軸を長軸及び短軸とする矩形状のシャドウマスクとを備えたカラー受像管であって、前記シャドウマスクは、電子ビームの通過する開孔が形成された主マスクと、前記主マスクの有孔部全域にわたって前記蛍光体スクリーン側に重ねて固定され、前記主マスクの前記開孔の位置に合わせて開孔が形成された補助マスクとからなり、前記主マスク及び補助マスクの前記開孔は、前記電子銃側の表面に形成された小孔と前記蛍光体スクリーン側の表面に形成された大孔とが連通した連通孔からなり、前記補助マスクの前記小孔の短軸側開孔縁が、前記主マスクの対応する前記大孔の短軸側開孔縁よりも画面周辺側に位置していることを特徴とする。
【００２２】
また、前記本発明のカラー受像管の構成においては、前記有孔部の前記長軸の中心から当該長軸に沿った端部までの距離をＬ、前記主マスクの前記大孔の幅をＤ'main、前記補助マスクの対応する前記小孔の幅をＤsub 、前記主マスクの前記大孔の中心位置に対する前記補助マスクの対応する前記小孔の中心位置のオフセット量をＺとしたとき、前記長軸の中心からの当該長軸に沿った距離が０．７Ｌ〜１Ｌの範囲にあるいずれかの位置で、下記式（１）の関係を満たすのが好ましい。
【００２３】
Ｄsub ≦０．２Ｄ'main＋２Ｚ                      ・・・（１）
また、前記本発明のカラー受像管の構成においては、前記パネルの外面の曲率半径が１００００ｍｍ以上であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
前記本発明のカラー受像管の構成によれば、電子銃から射出された電子ビームが主マスクに入射した際に、その一部が主マスクの開孔の電子銃側の表面の小孔の内壁に衝突して発生する反射ビームが不必要な蛍光体を発光させるのを防止することができる。その結果、コントラストや色純度の向上を図ることができる。
【００２５】
また、前記本発明のカラー受像管の構成において、上記式（１）の関係を満たすという好ましい例によれば、反射ビームを効果的に遮蔽することができるため、高品位なカラー受像管を提供することが可能となる。
【００２６】
また、前記本発明のカラー受像管の構成において、前記パネルの外面の曲率半径が１００００ｍｍ以上であるという好ましい例によれば、さらに効果的に反射ビームを遮蔽することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２８】
図１は本発明の一実施の形態におけるカラー受像管の全体構成を示す画面の水平軸（Ｘ軸）を含む断面図、図２はその画面の垂直軸（Ｙ軸）を含む断面図である。
【００２９】
図１、図２に示すように、本実施の形態のカラー受像管は、水平軸（Ｘ軸）を長軸とするガラス等で形成された矩形状のパネル１と、パネル１の側壁部２に接合された漏斗状の形状を有するガラス等で形成されたファンネル３と、ファンネル３と一体となって後方へ延びるネック部４とからなるバルブ（真空外囲器）と、ネック部４に内蔵された電子銃１０とを具備している。パネル１の内面には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に発光するドット状又はストライプ状の３色蛍光体層と黒色遮光層とからなる蛍光体スクリーン５が形成されている。ここで、電子銃１０は、蛍光体スクリーン５の蛍光体層に向けて、同一水平面上を通るセンタビーム及び一対のサイドビームからなる一列配置の３電子ビーム９Ｒ、９Ｇ、９Ｂを射出するインライン型の電子銃である。また、バルブ内の所定の位置には、蛍光体スクリーン５と対向して、電子銃１０から射出された電子ビーム９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの到達位置を規制するためのシャドウマスク構体６が配置されている。また、ファンネル３のネック部４側外周には、垂直偏向コイルと水平偏向コイルとを有し、電子銃１０から射出された電子ビーム９Ｒ、９Ｇ、９Ｂを垂直方向及び水平方向に偏向するための偏向ヨーク１１が装着されている。
【００３０】
以上のような構成のカラー受像管においては、電子銃１０から射出された電子ビーム９Ｒ、９Ｇ、９Ｂが、偏向ヨーク１１の発生させる水平偏向磁界及び垂直偏向磁界によって水平方向及び垂直方向に偏向され、シャドウマスク構体６を通過して、蛍光体スクリーン５を水平走査すると共に、垂直走査することにより、画像が表示される。
【００３１】
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色選別電極であるシャドウマスク７と、このシャドウマスク７の周縁を固定する断面Ｌ字型で矩形形状のマスクフレーム８とからなり、マスクフレーム８の側壁に設けられた弾性支持体（図示せず）をパネル１の側壁部２に埋設されたスタッドピン（図示せず）に係止させることにより、パネル１の内面に支持されている。尚、シャドウマスク７の電子ビーム通過孔としての開孔は、用途に応じて矩形状又は円形状に形成される。
【００３２】
画面のアスペクト比が１６：９の３２インチ（７６ｃｍ）ワイドタイプのカラー受像管を例に挙げると、パネル１の外面形状は、曲率半径が１０００００ｍｍと実質的に平坦になっており、パネル１の内面形状は、水平軸（Ｘ軸）に沿った曲率半径が約７０００ｍｍ、垂直軸（Ｙ軸）に沿った曲率半径が約１５００ｍｍとなっている。
【００３３】
次に、本実施の形態のシャドウマスク７の構造について、図３〜図５を用いて説明する。図３は本発明の一実施の形態におけるシャドウマスクを示す画面の水平軸（Ｘ軸）を含む断面図、図４は当該シャドウマスクを示す画面の垂直軸（Ｙ軸）を含む断面図、図５は当該シャドウマスクの開孔形状を示す画面の水平軸（Ｘ軸）を含む断面図である。
【００３４】
図３、図４に示すように、本実施の形態のシャドウマスク７は、電子ビームの形状を規定する開孔が形成された主マスク１２と、この主マスク１２の有孔部全域にわたって蛍光体スクリーン５側に重ねて固定され、主マスク１２の開孔の位置に合わせて開孔が形成された補助マスク２２とにより構成されている。このように、本実施の形態のシャドウマスク７は、マスク全面が２重構造となっており、本明細書においては、電子銃１０側に位置するシャドウマスク板を「主マスク」と称し、蛍光体スクリーン５側に位置するシャドウマスク板を「補助マスク」と称する。
【００３５】
以下、主マスク１２と補助マスク２２の構成について、さらに詳細に説明する。
【００３６】
２枚のシャドウマスク板（主マスク１２と補助マスク２２）は、それぞれに形成された位置決め用開孔を用いて位置関係が決定された後、それぞれ平坦な状態で固定されている。これは、電子ビーム通過孔としての開孔の位置精度を確保するためである。電子ビームの通過を妨げないように、両シャドウマスク板の開孔の位置は、厳密に一致させる必要がある。各シャドウマスク板をプレス加工によって曲面形状に成形した後に両シャドウマスク板の開孔の位置を合わせようとすると、プレス時の成形位置のズレが発生した場合に、開孔位置のズレも引き起こすため、両シャドウマスク板の開孔を一致させることが困難になる。また、プレス成形後は両シャドウマスク板が曲面形状を呈するようになるため、両者の位置を一致させることは著しく困難になる。
【００３７】
以上の理由により、本実施の形態においては、プレス成形前のフラットな状態で両シャドウマスク板を位置決め固定し、その後、プレス成形することとしている。
【００３８】
補助マスク２２は、その有孔部２３及び無孔部２４の各所を主マスク１２にレーザ溶接することにより、主マスク１２に固定されている。有孔部２３のレーザ溶接は、補助マスク２２側からレーザを照射することによって行われる。その際、垂直軸（短軸）方向に沿って略直線状に延びた開孔列間の領域にレーザが照射される。
【００３９】
補助マスク２２は、その有孔部２３、無孔部２４及びスカート部２５が主マスク１２の有孔部１３、無孔部１４及びスカート部１５とそれぞれ重なった状態で、主マスク１２に固定されており、これによりシャドウマスク７の全面が２重構造となっている。
【００４０】
主マスク１２、補助マスク２２それぞれの材料としては、板厚０．１〜０．２５ｍｍ程度の、鉄材又は低熱膨張材料として知られるインバー材（Ｆｅ−３６％Ｎｉ合金）などの金属材料を使用することができる。補助マスク２２を構成する材料は、主マスク１２を構成する材料と熱膨張係数が近い方が望ましく、理想的には、同一の熱膨張係数の材料であるのが望ましい。シャドウマスク７はカラー受像管の製造工程中に４００℃程度の熱を受けるため、主マスク１２と補助マスク２２とで熱膨張係数が大きく異なると、シャドウマスク７がバイメタル化し、熱処理を受けたシャドウマスク７が変形したり、完全には変形しないまでも、シャドウマスク７の形状にバラツキが生じたりするからである。
【００４１】
主マスク１２及び補助マスク２２の各開孔は、有孔部１３、２３の水平軸（Ｘ軸）方向を幅方向とする矩形状に形成され、複数個の開孔が有孔部１３、２３の垂直軸（Ｙ軸）方向にブリッジ部を介して直線状に配置された開孔列が水平軸（Ｘ軸）方向に所定の配列ピッチＰＨで多数配列されている。
【００４２】
図５に示すように、主マスク１２及び補助マスク２２の各開孔は、いずれも電子銃１０側の表面に形成された小孔１６（２６）と蛍光体スクリーン５側の表面に形成された大孔１７（２７）とが連通した連通孔からなり、シャドウマスク７は、画面周辺にいくにしたがって大孔１７（２７）の中心位置が小孔１６（２６）の中心位置に対して相対的に画面周辺側にオフセットする、いわゆる“オフセットマスク”となっている。また、補助マスク２２の小孔２６の中心位置は、主マスク１２の小孔１６の中心位置に対して電子ビームの入射角に合わせるように画面周辺側にオフセットしている。さらに、補助マスク２２の小孔２６の短軸（垂直軸）側開孔縁２９は、主マスク１２の対応する大孔１７の短軸側開孔縁１９よりも画面周辺側に位置している。
【００４３】
次に、上記のような構造を有する本実施の形態のシャドウマスク７によってもたらされる効果について、図６、図７を用いて説明する。
【００４４】
図６（ａ）に示すように、従来の１枚構成のシャドウマスク３５（本実施の形態の主マスク１２に相当）を用いた場合には、シャドウマスク３５に入射する入射ビーム３０の一部が開孔の電子銃１０側の表面の小孔の内壁に衝突し、これによって発生した反射ビーム３１が、大孔部分から蛍光体スクリーン５側に抜けて、蛍光体スクリーン５に到達する。光のエネルギー密度は距離の２乗に反比例するため、図７（ａ）に示すように、１つの開孔で発生し蛍光体スクリーン５に到達する反射ビーム３１のエネルギー密度（以下、「内壁反射エネルギー密度」という）３４の分布は、ある位置で極大値を持ち、この極大値の位置から周辺へ行くほど低くなる山型の分布になる。図７（ａ）において、横軸は、１つの開孔について対応する蛍光体スクリーン５上の反射ビームの照射位置を部分的に示し、縦軸はエネルギー密度を示している（このことは、以下で説明する図７（ｂ）〜（ｄ）についても同様である）。各内壁反射エネルギー密度３４は小さいものの、ホワイトバーパターンを表示した場合には、当該パターンを表示した位置に対応するシャドウマスク３５上の領域内の全ての開孔で反射ビーム３１が発生するため、それらが多数集まって重なり合うと、大きなエネルギーとなって、目に見える程の発光を促す。そして、これにより、不必要な蛍光体が発光し、コントラストや色純度の劣化が引き起こされる。
【００４５】
また、図６（ｂ）に示すように、従来の１枚構成のシャドウマスク３５を用いた場合には、画面周辺で、画面中心方向に反射する反射ビーム３１の量が増加するため、コントラストや色純度の劣化はさらに大きくなる。そして、この場合の内壁反射エネルギー密度３４の分布は、図７（ｂ）に示すように、エネルギー密度の極大値が画面中心側に移動したような分布になる。
【００４６】
一方、図６（ｃ）に示すように、本実施の形態のシャドウマスク７を用いた場合には、反射ビーム３１のうちの主マスク１２の大孔の端部近辺に向かって進もうとする反射ビーム３１が補助マスク２２の小孔側表面によって遮蔽されるため、内壁反射エネルギー密度３４の分布は、図７（ｃ）に示すような分布となり、主マスク１２の大孔端部付近のエネルギー密度はほとんど０になる。この場合、分布の横幅が小さいために内壁反射エネルギー密度の重ね合わせの影響は小さく、その結果、不必要な蛍光体の発光を防止して、コントラストや色純度の向上を図ることができる。
【００４７】
また、本実施の形態のシャドウマスク７を用いた場合には、画面周辺での上記効果はさらに大きくなる。図５、図６（ｄ）に示すように、本実施の形態のシャドウマスク７においては、画面周辺で、主マスク１２の小孔１６の中心位置に対する補助マスク２２の小孔２６の中心位置を、入射ビーム３０の入射角（偏向角）に合わせて画面周辺側にオフセットさせているため、補助マスク２２の小孔２６の短軸側開孔縁２９と主マスク１２の対応する大孔１７の短軸側開孔縁１９との距離は必然的に長くなり、画面中心側に向かって進もうとする反射ビーム３１をより効果的に遮蔽することができる。そして、この場合の内壁反射エネルギー密度３４の分布は、図７（ｄ）に示すように、エネルギー密度の高い部分をカットしたような分布になる。
【００４８】
以上説明したように、上記のような構造を有する本実施の形態のシャドウマスク７を用いることにより、入射ビーム３０が主マスク１２に入射した際に、その一部が主マスク１２の開孔の電子銃１０側の表面の小孔の内壁に衝突して発生する反射ビーム３１が不必要な蛍光体を発光させるのを防止することができる。その結果、コントラストや色純度の向上を図ることができる。
【００４９】
さらに、本実施の形態のシャドウマスク７においては、有孔部１３、２３の水平軸（長軸）の中心からの当該水平軸（長軸）に沿った端部までの距離をＬ、主マスク１２の大孔１７の幅をＤ'main、補助マスク２２の対応する小孔２６の幅をＤsub 、主マスク１２の大孔１７の中心位置に対する補助マスク２２の対応する小孔２６の中心位置のオフセット量をＺとしたとき、水平軸（長軸）の中心からの当該水平軸（長軸）に沿った距離が０．７Ｌ〜１Ｌの範囲にあるいずれかの位置で、下記式（１）の関係を満たすのが望ましい。
【００５０】
Ｄsub ≦０．２Ｄ'main＋２Ｚ                      ・・・（１）
これは、以下の検討結果によるものである。
【００５１】
まず、図６（ａ）、（ｂ）に示すような従来の１枚構成のシャドウマスク３５を用いた場合の、反射ビーム３１に起因して発光する蛍光体の輝度を測定した。実験は、１枚構成のシャドウマスク３５を装着した３２インチカラー受像管を用いて、蛍光体スクリーン５の周辺部にホワイトバーパターン３２を表示し、このパターンよりも垂直軸（短軸）側に反射ビーム３１に起因して発生する不必要な発光３３の輝度を測定することによって行った（図９（ａ）参照）。図８（ａ）に、実験結果を示す。図８（ａ）において、横軸はホワイトバーパターン３２の短軸側の端からの水平軸（長軸）に沿った距離を示し、縦軸はホワイトバーパターン３２の中心の輝度に対する不必要な発光３３の輝度の比を示している（このことは、以下で説明する図８（ｂ）についても同様である）。
【００５２】
図８（ａ）から分かるように、１枚構成のシャドウマスク３５を用いた場合には、不必要な発光３３の輝度は、ホワイトバーパターン３２の短軸側の端からの水平軸（長軸）に沿った距離が１０ｍｍの位置で極大値を持つ。このことは、ホワイトバーパターン３２の短軸側の端からの水平軸（長軸）に沿った距離が１０ｍｍの位置を中心として、図９（ａ）に示すような不必要な発光３３が発生していることを意味している。このようにホワイトバーパターン３２から離れた位置で不必要な発光３３の輝度が極大値を持つと、不必要な発光３３が認識され易くなって、画像品位が著しく損なわれてしまう。尚、このような現象は、水平軸（長軸）の中心からの当該水平軸（長軸）に沿った距離が０．７Ｌ〜１Ｌの範囲にある位置で発生した。
【００５３】
次に、本実施の形態のように主マスク１２に補助マスク２２を重ねて固定することにより、上述した内壁反射エネルギー密度３４の大きい画面中心側に向かって進もうとする反射ビーム３１を遮蔽することについて検討した。図１０に、説明のための概略図を示す。
【００５４】
図１０に示すように、今、蛍光体スクリーン５上に沿う内壁反射エネルギー密度３４の分布を、主マスク１２の大孔に対応させる。このとき、１つの開孔で発生する反射ビーム３１の総量に対する、画面中心側に向かって進もうとする反射ビーム３１の遮蔽される量の割合αは、下記式（２）のように表記することができる。
【００５５】
α＝[（Ｄ'main−Ｄsub ）／２＋Ｚ]／Ｄ'main      ・・・（２）
ここで、内壁反射エネルギー密度３４の極大値が主マスク１２の大孔の中心にあると仮定した場合、αが０．５であれば、内壁反射エネルギー密度３４が極大となる方向に向かって進もうとする反射ビーム３１を遮蔽することができるため、反射ビーム３１を効果的に遮蔽することが可能となる。しかし、実際には、上述したように、内壁反射エネルギー密度３４の分布は、極大値が画面中心側に寄った分布であるため、内壁反射エネルギー密度３４が極大となる方向に向かって進もうとする反射ビーム３１を遮蔽するにはαは０．５よりも小さい値で足りるはずである。そこで、以下のような実験を行った。
【００５６】
上記式（２）を変形すると、下記式（３）が得られる。
【００５７】
Ｄsub ＝（１−２α）Ｄ'main＋２Ｚ                ・・・（３）
実験は、１種類の主マスク１２に対して、αが０．３及び０．４となるＤsub を有する補助マスク２２を用意し、上述した１枚構成のシャドウマスク３５の場合と同様の方法で行った。図８（ｂ）に、実験結果を示す。図８（ｂ）から分かるように、αが０．３のシャドウマスク７の場合には、１枚構成のシャドウマスク３５の場合に比べて不必要な発光の輝度は低減されているものの、依然として極大値を持っている。
【００５８】
一方、同じく図８（ｂ）から分かるように、αが０．４のシャドウマスク７の場合には、不必要な発光の輝度がさらに低減され、しかも、不必要な発光の輝度がホワイトバーパターン３２から離れるにつれて単調減少している。そして、このような輝度分布の場合、図９（ｂ）に示すように、不必要な発光（図９（ａ）の３３）が認識されることはなく、画像品位は極めて良好であることが確認された。
【００５９】
以上の検討結果に基づいて、αを０．４以上にすると、上記式（３）から上記式（１）の関係が導出される。そして、上記式（１）の関係を満たすことにより、反射ビーム３１を効果的に遮蔽することができるため、高品位なカラー受像管を提供することが可能となる。
【００６０】
また、一般的に、パネル１の外面の曲率半径が１００００ｍｍ以上であるものは平坦であると認識できるが、このようなパネル１の外面が平坦であるカラー受像管において、シャドウマスクの構造を、上記実施の形態で説明した構造とすることにより、さらに効果的に反射ビームを遮蔽することができる。
【００６１】
尚、本発明のカラー受像管は、上記実施の形態に記載のものに限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、上記実施の形態においては、矩形状の開孔を有するシャドウマスク７を装着したカラー受像管を例に挙げて説明したが、本発明は、円形状の開孔を有するシャドウマスクを装着したカラー受像管にも適用することができ、この場合にも、上記と同様の効果が得られる。尚、円形状の開孔の場合、本発明における開孔の“幅”に相当するのは「長軸方向の径」のことである。また、上記実施の形態においては、１枚の補助マスク２２を用いる場合を例に挙げて説明したが、補助マスクは、１枚に限らず複数枚用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、開孔内壁での衝突によって発生する反射ビームを遮蔽し、不必要な蛍光体の発光を防止することができる。そして、画面周辺での上記効果はさらに大きくなるので、本発明は、ワイドタイプのカラー受像管に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施の形態におけるカラー受像管の全体構成を示す画面の水平軸（Ｘ軸）を含む断面図
【図２】本発明の一実施の形態におけるカラー受像管の全体構成を示す画面の垂直軸（Ｙ軸）を含む断面図
【図３】本発明の一実施の形態におけるシャドウマスクを示す画面の水平軸（Ｘ軸）を含む断面図
【図４】本発明の一実施の形態におけるシャドウマスクを示す画面の垂直軸（Ｙ軸）を含む断面図
【図５】本発明の一実施の形態におけるシャドウマスクの開孔形状を示す画面の水平軸（Ｘ軸）を含む断面図
【図６】本発明の一実施の形態における反射ビームを説明するための模式図（（ａ）は補助マスクが無い場合の画面中心付近におけるの模式図、（ｂ）は補助マスクが無い場合の画面周辺における模式図、（ｃ）は補助マスクを主マスクに固定した場合の画面中心付近における模式図、（ｄ）は補助マスクを主マスクに固定した場合の画面周辺における模式図）
【図７】本発明の一実施の形態における内壁反射エネルギー密度の分布を示す模式図（（ａ）は補助マスクが無い場合の画面中心付近におけるの模式図、（ｂ）は補助マスクが無い場合の画面周辺における模式図、（ｃ）は補助マスクを主マスクに固定した場合の画面中心付近における模式図、（ｄ）は補助マスクを主マスクに固定した場合の画面周辺における模式図）
【図８】本発明の一実施の形態における、ホワイトバーパターンの短軸側の端からの水平軸（長軸）に沿った距離と、ホワイトバーパターンの中心の輝度に対する不必要な発光の輝度の比との関係を示す特性図（（ａ）は１枚構成のシャドウマスクの場合の特性図、（ｂ）は補助マスクを主マスクに固定した場合で、αが０．３及び０．４の場合の特性図）
【図９】本発明の一実施の形態における、蛍光体スクリーンの周辺部にホワイトバーパターンを表示した場合の不必要な発光を説明するための模式図（（ａ）は補助マスクが無い場合の模式図、（ｂ）は補助マスクを主マスクに固定した場合の模式図）
【図１０】本発明の一実施の形態における反射ビームの遮蔽を説明するための模式図
【図１１】従来技術におけるシャドウマスクの開孔形状を示す断面図
【符号の説明】
【００６４】
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
９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ  電子ビーム
１０  電子銃
１２  主マスク
２２  補助マスク
１３、２３  有孔部
１４、２４  無孔部
１５、２５  スカート部
１６、２６  小孔
１７、２７  大孔
１９  主マスクの大孔の短軸（垂直軸）側開孔縁
２９  補助マスクの小孔の短軸（垂直軸）側開孔縁
３０  入射ビーム
３１  反射ビーム
３２  ホワイトバーパターン
３３  不必要な発光
３４  内壁反射エネルギー密度
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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