JPH03241633A - カラー受像管用シャドウマスクの製造方法およびアパーチャマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シャドウマスク式カラー受像管に係わり特
に前記受像管内に内装されたシャドウマスクの製造方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

シャドウマスク式カラー受像管は、第４図に示すように
漏斗状のファンネ／ｌ／（１）と、このファンネ／Ｉ／
（１）の開放端に封着されたパネル（２と、このパネル
（２の内面に塗布された蛍光面（３）と、上記バネ／Ｉ
／（２）の側壁に設けられた複数個のピン（４）と、上
記蛍光面（３１に対向配設されたシャドウマスク（７）
とを具備している。

前記シャドウマスク（′７）は、電子ビーム（６Ａ）　
。

（６Ｂ）、（６０）を選択的に通過させる、多数のスロ
ット孔（１３）を有する有孔領域ならびにこの有孔領域
の周縁に形成された非有孔領域よりなり、上記パネル（
２）の内面形状とほぼ等しい球面を有している。

この様な構造を有するシャドウマスク式カラー受像管に
おいて、電子銃（１２Ａ）、（１２Ｂ）。

（１２０）より放出される電子ビーム（６Ａ）。

（６Ｂ）、（６ｏ）はシャドウマスク（７１の有孔領域
のスロット孔（１３）を通過して蛍光面（３）に塗布さ
れた赤、緑、青の各色に発光する蛍光体に射突して発光
させるが、通常シャドウマスク（ηのスロット孔（１３
）の総面積は前記シャドウマスク（′７１の表面積の１
５％〜２５％程度であり、電子ビーム（６Ａ）、（６Ｂ
）、（６ｏ）のほとんどはシャドウマスク（ηに衝突し
、シャドウマスク（力を加熱する。例えば同一出願人に
よる特願平１−１７８７１２号に示されるように２１イ
ンチカラー受像管でのシャドウマスクおよびフレームの
温度を測定した結果、第５図の曲線で示すような温度上
昇を示した。高圧電圧２８ｘｖ、ビーム電流１ｍＡの条
件下では、シャドウマスク（′７）の中心部の温度は、
特性面ｍ　（１４）に示すように最初の５分間で急激に
上昇し、３０分で約４０°Ｃとなり飽和した。一方、熱
容量の大きなフレーム（■は特性曲線（１５）に示すよ
うな経過を示し、約−時間で飽和状態となった。

このような温度上昇によって、シャドウマスク（力は熱
膨張して蛍光面（３１側の方向に突出し、このため色ず
れをおこし、第６図および第７図に示すように動作開始
前は実線で示す状態であったシャドウマスク（７）は温
度上昇によって熱膨張を起こし点線で示す状態に変位し
く第６図）、シャドウマスク面を（７Ａ）の状態に移行
させる（第７図）。したがって、蛍光面（３１上ではス
ロット孔（１３）を通過した電子ビーム（６Ａ）　。

（６Ｂ）、（６ｃ）が第６図、第７図の距離Ｔだけ中心
方向に移動し、隣接した他色の蛍光体を発光させてしま
い、正常な色彩画像を再現することができなくなる。こ
の現象は画面全域にわたって現れる。

また一方、フレーム（９）の温度が徐々に上昇し飽和状
態に近くなると、フレーム（９１は熱膨張により第６図
に示す（９Ａ）の位置まで膨大変位する。このためフレ
ーム（９）に接合されているシャドウマスク面は第７図
の位置（７Ｂ）の状態に移行する。その結果、開口部を
通過する電子ビーム（６Ａ）、（６Ｂ）　　　（６０）
が外側方向に距ａＳだけ移動し、前記カラー受像管の動
作初期に現れる現象とは逆の方向の蛍光体を発光させ、
正常な色彩画像を再現できなくなる。

この現象は、カラー受像管が連続して動作をすれば、引
き続き現れる現象であり、これを補正する必要がある。

そのため、フレーム（ｇｌに取り付けられたバイメタ１
ｖ（１０）（第４図）の動作により補正することができ
るが、上記のような局部的な色ずれはバイメタルによる
補正は不可能であり、シャドウマスク（ηの板厚を大き
くして熱容量を大きくすることが有効であることが理論
的に実証されている。

シャドウマスク（′７）は、例えば特公昭５１−９２６
４号公報に示されるようにエツチング法で製作されるの
が通常である。この方法では、板厚ｔと電子ビームが通
過するシャドウマスク孔の大きさ８Ｗとの間には、次式
のような関係があり、厚い板に小さな孔を製作すること
は、不可能であった。

ｓｗ＞０８Ｘｔ 一方、ＣＲＴの解像度を向上させるための蛍光面の小ピ
ツチ化は、シャドウマスク孔の大きさが小さくなること
を意味し、シャドウマスクの熱変形による色ずれを防止
するためのシャドウマスクの厚板化とは矛盾した関係に
あり、シャドウマスクの厚板構造化の達成が大きな課題
であった。

この課題を解消する方法として、同一出願人による特願
平１−１７８７１２号に示されているように、板厚の薄
い２枚のシャドウマスクの外周および内部をレーザなど
を用いて溶接し、２枚を貼り合わせて用いる方法が考え
られた。

（６） 第８図はこの方法に係わるシャドウマスクを示す図で（
ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ点の拡大図、第９図
は２枚のシャドウマスクの位置合わせ治具を示す概略図
、第１０図は２枚のシャドウマスクの溶接状態を示す部
分断面図である。図において、（２１）は蛍光面に近い
方のシャドウマスクおよび（２２）は電子銃に近い方の
シャドウマスクで、それぞれ化学的エツチング手法で製
作されている。このシャドウマスク（２１）。

（２２）にはスロット孔（１３）（電子ビーム通過孔）
がある有孔部領域（２３）および無孔部領域（２４）が
あり、無孔部領域（２４）には２枚のシャドウマスクの
位置を決めるための位置決め孔（２５）が設けられてい
る。また電子銃に近い方のシャドウマスク（２２）は、
−１的に蛍光面に近いシャドウマスク（２１）よりもス
ロット幅が小さいので板厚が薄くなっている。なお、図
中（２６）は位置決めピン、（２７）は位置合わせ治具
、（３ｏ）はレーザビーム、（４１）は溶接スポットを
示している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この方法を用いても溶接スポット径ハ０．２〜
０．２５　ｙｅｎφ程度あるため、シャドウマスク（２
１）、（２２）が微細ピッチになると、溶接部が孔には
みだして孔の形状が変形してシャドウマスクとして機能
しなくなることや、十分適用可能なピッチのシャドウマ
スクの場合でも、製造中に少しでも狙いずれが生じると
孔にはみだして不良品になってしまうという問題点があ
った。

この発明はかかる問題点を解消するためになされたもの
で、２枚のシャドウマスクをレーザ溶接により固定する
場合に、シャドウマスクのピッチが小さい場合や狙いず
れが生じた場合にも溶接部の孔へのはみだしが起こらな
いようにして、微細ピッチのシャドウマスクを安定に生
産できる製造方法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るシャドウマスクの製造方法は、複数枚の
シャドウマスクを重ね合わせたその表面上に、さらに銅
などレーザを吸収しにくい材料に溶接位置のみに溶接ス
ポット径程度の孔をあけたアパーチャマスクを重ねあわ
せてレーザを照射することにより、溶接スポット径の細
径化と狙いずれの影響を防止しようとしたものである。

〔作用〕

この発明においては、複数枚のシャドウマスクを重ね合
わせたその表面上に、さらに銅などレーザを吸収しにく
い材料に溶接位置のみに溶接スポット径程度の孔をあけ
たアパーチャマスクを重ね合わせて、孔の部分にレーザ
を照射することにより、溶接スポットの細径化が図られ
るとともにレーザ照射狙い位置が若干ずれた場合でもそ
の影響なしに溶接することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図に基づいて説明する。第
１図はアパーチャマスクの外１［１、第２図は２枚のシ
ャドウマスクおよびアパーチャマスクの位置合わせ治具
を示す概略図、第３図はこの発明の概念および効果の説
明図である。

図において、（５０）はアパーチャマスクであり、レー
ザを吸収しにくい銅板にシャドウマスク（２１）　　　
（２２）と同じ位置に位置決め用孔（５１）と、溶接位
置に対応したアパーチャ孔（５２）がおいている。アパ
ーチャ孔（５２）は所望の溶接スポット径より若干小さ
くなっている。

２枚のシャドウマスク（２１）、（２２）を第２図に示
すような位置決め孔（２５）と同一位置に設けられた位
置決めピン（２６）が設けられた位置合わせ治具（２７
）に設置する。さらにこの上にアパーチャマスク（５０
）を重ね合わせて、２枚のシャドウマスク（２１）（２
２）およびアパーチャマスク（５０）は正確に位置決め
される。しかる後、シャドウマスク（２１）　　　（２
２）およびアパーチャマスク（５０）の間に隙間がない
ように、シャドウマスク押え治具（図示せず）により位
置合わせ治具（２７）とで挾み、レーザ加工ヘッド（図
示せず）をアパーチャマスク（５０）に設けられたアパ
ーチャ孔（５２）の位置に位置決めした後、レーザを照
射して溶接を行うものである。

第３図に示すようにアパーチャ孔（５２）の径よりもス
ポット径が大きなレーザビームを照射すると、アパーチ
ャ孔（５２）の作用により溶接スポット径は小さくなる
とともに、溶接位置はアパーチャ孔（５２）の位置で決
まる。すなわち、レーザ照射狙い位置が少しずれた場合
でも溶接位置は変わらず、溶接位置精度はシャドウマス
ク（２１）、（２２）とアパーチャマスク（５０）との
位置決め精度で決まるので、高精度かつ安定な接合がで
きるようになる。

アパーチャ孔（５２）は、従来のレーザ加工機で用いら
れているようにレーザビームの伝送系でパワー密度の低
いレーザビームをカットするのではなく、集光したパワ
ー密度の高いビームをカットするのでアパーチャ孔（５
２）の周囲の熱容量を大きくしておくことが必要であり
、アパーチャ孔（５２）の数が多く、また照射す（１１
） るレーザのパルス幅が非常に短いので、レーザの入射側
にはテーパを設ける必要はない。

また、従来プラズマ溶接などで溶接部の周囲を治具で押
さえて溶接する方法が用いられているが、この方法での
治具の基本的作用は溶接部周囲の冷却であり、この発明
のアパーチャの作用はレーザのカット、すなわち入熱の
制御であり、プラズマ溶接などで用いられている治具と
は作用効果が異なっている。したがって、この発明のア
パーチャマスク（５０）はシャドウマスク（２１）、（
２２）とは密着させる必要はないが、通常は溶接するシ
ャドウマスク（２１）　。

（２２）を密着させるためにアパーチャマスク（５０）
も密着させて使用される。短パルスで瞬時にエネルギを
投入するので、溶接部は非常に高温になるため、融点が
低くて熱容量の小さなものが接触した場合には、溶融し
て溶着が起こる。すなわち銅のアパーチャ孔（５２）の
エツジが接触すると溶着することがあるので、アパーチ
ャ孔（５２）のシャドウマスク側エツジ（１２） に、テーパまたは曲率をもつようにした。この実施例で
は、アパーチャマスク（５０）の厚さ−０、８ｗｎ、ア
パーチャ孔（５２）の直径ｉ　０．１５咽に対して、０
．１＋＋＋ｍ、４５°のテーパを設けた。

この発明により例えば２９インチ管の場合、シャドウマ
スク（２１）、（２２）の短軸方向に長細いスロット（
孔）のピッチ間隔は０．６５閣であり、シャドウマスク
の部材板厚はそれぞれ０．２５　ｍｍと０．２　ｒｒｍ
である。この場合溶接部の幅は０．２５＋＋＋ｍ前後で
ある。ＹＡＧレーザを用いて、０６〜０８ジユール／パ
ルス、パルス幅１〜２ｍ８ｅＱ程度の条件で、レーザ加
工ヘッドで集光し、アパーチャマスクを用いずに照射し
た場合には、溶接スポット径が約０．２５ｍｍと溶接部
の幅と同程度になる。アパーチャ孔径が０．１５Ｗｎの
アパーチャマスクを用いれば、溶接スポット径は０１６
〜０．１８■となるので、溶接の安定性が大きく向上し
た。

〔発明の効果〕

以上ノように、この発明によれば複数枚のシ／１　ｑＳ ャドウマスクを重ね合わせたその表面上に、さらに銅な
どレーザを吸収しにくい材料に溶接位置のみに溶接スポ
ット径程度の孔をあけたアノく−チャマスクを重ね合わ
せて位置決めしレーザを照射するようにしたので、溶接
スポットの細径化が図れるとともにレーザ照射狙い位置
が着下ずれた場合でもその影響なしに溶接することがで
き、製品の信頼性が向上し、不良率が大幅に低減すると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるアパーチャマスクの
外観図、第２図は２枚のシャドウマスクおよびアパーチ
ャマスクの位置合わせ治具を示す概略図、第３図はこの
発明の概念および効果の説明図、第４図は従来のカラー
受像管の一部断面斜視図、第５図は受像管の動作時にお
けるシャドウマスクとフレームの温度上昇特性図、第６
図および第７図はカラー受像管の動作時におけるマスク
とフレームの変位状態を示す断面概略図、第８図は溶接
方式による２枚重ね（１４） シャドウマスクの概略図、第９図はシャドウマスク位置
合わせ治具を示す概略図、第１０図は重ね合わされた２
枚のマスクの溶接状態を示す断面図である。 図において、（１３）はスロット孔、（２１）。 （２２）はシャドウマスク、（２３）は有孔領域、（２
４）は無孔領域、（２６）は位置決めビン、（２７）は
位置合わせ治具、（３０）はレーザビーム、（４１）は
溶接スポット、（５０）はアパーチャマスク、（５１）
は位置決め孔、（５２）はアパーチャ孔を示す。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）パネル蛍光面側と電子銃側方向に複数枚のマスク
   を積層し、シャドウマスクの有孔部領域および有孔部領
   域外の複数ヶ所を前記積層した互いのシャドウマスクの
   積層面間に隙間やずれが生じないように溶接するカラー
   受像管用シャドウマスクの製造プロセスにおいて、重ね
   合わせたシャドウマスクの表面上に、さらに銅などレー
   ザを吸収しにくい材料に溶接位置部分のみに溶接スポッ
   ト径程度のアパーチャ孔をあけたアパーチャマスクを重
   ね合わせて、アパーチャ孔部分にレーザを位置決め照射
   して溶接するようにしたことを特徴とするカラー受像管
   用シャドウマスクの製造方法。
2. （２）銅などレーザを吸収しにくい材料の薄板に、シャ
   ドウマスクと同じ位置に設けられた位置決め孔と、レー
   ザビームの照射位置を限定して不要部分をカットするた
   めに溶接位置に所望の溶接スポット径より少し小さくか
   つシャドウマスクとの接触面側にテーパ部をもつアパー
   チャ孔とを設けたことを特徴とするカラー受像管用シャ
   ドウマスクの製造用アパーチャマスク。