JPH04284335A - カラー受像管 - 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】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー受像管に係り、
特にシャドウマスクの電子ビーム透過孔パターンに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シャドウマスク型カラー受像管
は、図９に示すように、実質的に矩形状のパネル１　と
ファンネル２　からなる外囲器から構成され、パネル１
　の内面に赤、緑、青に発光し垂直方向（Ｙ方向）に切
れ目のないストライプ型蛍光体群からなる蛍光面３　と
、この蛍光面３　に近接対向して多数のスリット型電子
ビーム透過孔の形成されたシャドウマスク４　が配置さ
れ、ファンネル２　のネック５　内に水平軸（Ｘ軸）と
一致して一列上に配列された３電子ビームＢＲ，ＢＧ，
ＢＢを放出するインライン型電子銃６　が内装されてい
る。

【０００３】また、図１０に示すように、シャドウマス
ク４　の電子ビーム透過孔７　は、実質的に矩形状で、
その長手方向が垂直軸（Ｙ軸）と平行な方向にブリッジ
８　を介して多数配列され、この透過孔列が水平方向（
Ｘ方向）に多数列配列されている。そして蛍光面は、シ
ャドウマスク４　の電子ビーム透過孔７　を介して長光
源による露光法を用いて、パネル内面にシャドウマスク
４　のブリッジ８　の影が生じないように形成される。 また、隣接する透過孔列間で電子ビーム透過孔７　の位
置を規則的に１／２ピッチ（ＰＶ　／２）だけずらすよ
うにして、シャドウマスク４　として必要な強度の確保
を行なっているものが一般的である。

【０００４】ところで、上述のシャドウマスク型カラー
受像管では、電子ビームが水平方向に走査され走査線と
なるが、この走査線とシャドウマスクによる電子ビーム
の影によるビートによって画像が明暗の縞模様を生じ、
画像品位を著しく損なう場合がある。一般に、これはモ
アレ縞と呼ばれており、モアレ縞が著しくならないよう
に、シャドウマスクの電子ビーム透過孔の垂直方向間隔
ＰＶ　や、ブリッジの幅ｂが設計される。

【０００５】一般に、透過孔列中の電子ビーム透過孔の
垂直方向ピッチをＰＶ　、シャドウマスク上での走査線
間隔をＳとすると、透過孔列の電子ビーム透過率Ａ（ｙ
）及び走査線の輝度波形Ｂ（ｙ）は、それぞれ次式のよ
うになる。

【０００６】

【数１】

【０００７】

【数２】 これより、透過孔列を透過した走査線の輝度Ｉ（ｙ）は
、次式のようになる。

【０００８】

【数３】

【０００９】この（３）式の最後の項がモアレを表わし
ている。これはｎとｍの値によって異なり、（ｎ，ｍ）
が定められたとき１つ定まる。そこで、ある（ｎ，ｍ）
の組に対応するモアレ縞をモード（ｎ，ｍ）のモアレと
称する。（３）式は直交関数であり、モード（ｎ，ｍ）
のモアレの項を単独項として良いから、

【００１０】

【数４】 として扱ってよい。Ｕｎ，ｍ　（ｙ）は、モード（ｎ，
ｍ）のモアレを表わすｙ方向の関数である。モアレのピ
ッチＰｎ，ｍ　は

【００１１】

【数５】 また、明暗の変調度Ｍｎ，ｍ　は

【００１２】

【数６】 で表わされる。通常、隣接する透過孔列間で電子ビーム
透過孔は１／２ピッチずれているが、これは以下の理由
による。 （２）式で、シャドウマスクピッチＰＶ　が、Δｙだけ
ずれた場合、

【００１３】

【数７】 とする。このような電子ビーム透過孔を透過した走査線
の輝度Ｉ´（ｙ）のモアレの項は、

【００１４】

【数８】 故に、

【００１５】

【数９】 （４）´式において、（４）式の逆相となるためには、
ピッチのずれΔｙによって生じた２πΔｙｎ／ＰＶ　が
、π，３π，５π…となればよいから、Δｙ＝ＰＶ　／
２のとき、ｎ＝１，３，５，…となり、相隣り合う透過
孔列が１／２ピッチずれていれば、ｎが奇数モードのと
き相打ち消し合うことになる。

【００１６】従って、上述のように、相隣り合う透過孔
列が１／２ピッチずれていれば、モアレ縞として発生す
るモードはｎが偶数のモードで、一般的には、（２，１
）　，（２，２）　，（２，３）　あたりまでが、モア
レ縞として良く認識されると言われている。そのため、
縦方向ピッチＰＶ　を調整し、各モードのモアレ縞の明
暗強度が上がらないように設計がなされてきた。

【００１７】しかしながら、放送方式が異なるものの共
用化（例えば、ＰＡＬ方式とＮＴＳＣ方式の共用化）を
図る場合には、走査線本数が両者で異なるため、モアレ
縞が両方とも著しくならないレベルに設定しなければな
らず、妥協設計となり、どちらかが容認できないレベル
であれば、共用化は不可能になる。

【００１８】また、一般民生用ＶＴＲで静止画を映示し
た場合には、走査線本数は一般放送に比較して半分にな
る。この場合にも妥協設計が成されるが、一般放送が優
先され、結果的に静止画は従になることもある。ところ
で、このようなモアレ縞について、種々改善がなされて
きた。

【００１９】数多くみられるのは、隣り合う電子ビーム
透過孔の垂直方向の配列の位置ずれΔｙを変えるもので
あり、例えば、特公昭５７−５０３３８号公報や特開昭
５２−１２５２６８　号公報に記載のものがある。しか
しながら、規則的にΔｙをずらした場合、斜方向のモア
レ縞が発生し、数種類のΔｙを用いた場合でも部分的な
モアレ縞が発生する。一方、近年カラー受像管の大型化
及び電子銃の性能改良により、水平走査線の明暗がより
はっきりとするようになり、モアレ縞が目立ちやすくな
ってきた。

【００２０】さて、基本的に、このモアレ縞は、電子ビ
ーム透過孔の垂直方向長さが、そこを透過する電子ビー
ムの垂直方向径よりも小さければ発生しないし、逆に電
子ビーム透過孔の垂直方向長さが非常に大きい場合にも
発生しない。すなわち、シャドウマスクによる電子ビー
ムの影が生じなければモアレ縞は発生しない。しかしな
がら、次の問題点がある。

【００２１】シャドウマスクは、画面全体に、赤、緑、
青の蛍光体ストライプに良好に電子ビームが射突するよ
うに曲面成形がなされる。通常この加工は、プレス加工
が用いられる。このプレス加工は、シャドウマスクに１
５〜２５　ｋｇｆ／ｍｍ２　の力を加えて塑性加工され
る。しかし、ブリッジの幅が細い場合には、このプレス
の際にブリッジが伸びてしまい良好な曲面が得られない
ばかりか、このブリッジが切れてしまうことがある。ま
た、電子ビーム透過孔の垂直方向長さを小さくしていく
と、前述のようにブリッジ幅はある程度以上細くできな
いため、電子ビームのシャドウマスク透過率が劣化し、
画面輝度が得られなくなる。一方、逆に電子ビーム透過
孔の垂直方向長さが非常に大きい場合には、シャドウマ
スク全体の横方向の繋がりが粗となるため、上述のプレ
ス加工ができない。

【００２２】そのため、曲面成形を塑性加工ではなく、
シャドウマスクの周辺部で外方向に平面的に引っ張るス
トレッチ方式になってしまう。ストレッチ方式の場合、
シャドウマスクの曲面は平面状または円筒面状に限定さ
れてしまい、真空強度を保つためバルブコストが高くつ
き、かつ、ストレッチ方式自体複雑でシャドウマスク構
体として割高なため、総合するとチューブコストは非常
に高いものになってしまう。

【００２３】そこで、特開昭５５−１２４９３０　号公
報には、ブリッジの幅を所定位置で異ならしめることに
より、シャドウマスクの機械的強度を保ちつつ、幅を小
さくした分だけモアレ縞の発生を軽減するものが記載さ
れている。

【００２４】しかしながら、特開昭５５−１２４９３０
　号公報に記載のものでも、ブリッジ幅を異ならしめる
位置は、放送方式である程度決定される。そこで、上述
のような放送方式が異なるものの共用化（例えば、ＰＡ
Ｌ方式とＮＴＳＣ方式の共用化）を企てる場合には、走
査線本数が両者で異なるため、モアレ縞が両方とも著し
くならないレベルに設定しなければならず、やはり妥協
設計となり、どちらかが容認できないレベルであれば、
共用化は不可能になる。

【００２５】従って、上述のように、相隣り合う透過孔
列が１／２ピッチずれていれば、モアレ縞として発生す
るモードはｎが偶数のモードで、一般的には、（２，１
）　，（２，２）　，（２，３）　あたりまでが、モア
レ縞として良く認識されると言われている。そのため、
垂直方向ピッチＰＶ　を調整し、各モードのモアレ縞の
明暗強度が上がらないように設計がなされてきた。

【００２６】しかしながら、上述のように、カラー受像
管の大型化及び電子銃の高性能化に伴い、モアレ縞の明
暗強度が上がってきているため、従来では見られなかっ
た（４，１）　，（４，２）　，（４，３）　といった
高次のモードも問題となってきている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】結局、以上述べたよう
に、現在の画面品位を維持し、モアレ縞に左右されない
シャドウマスクの電子ビーム透過孔パターンを得ること
は難しく、このことはカラー受像管の大型化及びフォー
カス品位向上とともにさらに厳しくなってきており、基
本的に現在の構造では妥協設計に依存しているのが実状
である。本発明は、上記問題点に鑑み、モアレ縞を基本
的になくしたカラー受像管を提供するものである。［発
明の構成］

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明は、複数の電子ビーム透過孔が第１の方向に複
数個配列された透過孔列を有し、この透過孔列が前記第
１の方向と直交する第２の方向に複数列配列されたシャ
ドウマスクを具備するカラー受像管において、前記透過
孔列は、少なくとも２個の電子ビーム透過孔からなる電
子ビーム透過孔群が第１のブリッジによって区切られ前
記第１の方向に所定ピッチで配列されてなり、隣接透過
孔列間で前記電子ビーム透過孔群は１／２ピッチずれて
おり、前記透過孔群内の電子ビーム透過孔を区切る第２
のブリッジの幅および高さは前記第１のブリッジに比し
小さくなっていることを特徴とする。

【００２９】

【作用】シャドウマスクを上述の構成とすることにより
、プレスによるマスク成形に耐えうる強度をもち、かつ
、電子ビーム透過孔の垂直方向長さの設定を、画面輝度
を分離して、自由に電子ビームの垂直方向径に応じて可
変することが可能となり、実質的にモアレ現象を認識で
きないレベルに設定することが可能となる。

【００３０】一方、本発明によると、従来設計に対応す
る透過孔群に加えて透過孔群内に透過孔パターンを有す
るため、従来は電子ビーム透過孔の垂直方向ピッチとブ
リッジの幅しか設計パラメータがなかったモアレ現象に
対して、透過孔群内の小さな透過孔の垂直方向ピッチや
透過孔群内の透過孔形状をよりモアレ改善の方向で設計
できるため、設計自由度が増し、高次のモードのモアレ
に対して、より改善されたカラー受像管となし得る。

【００３１】

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例につ
いて詳細に説明する。なお、シャドウマスクの電子ビー
ム透過孔パターン以外は、従来のカラー受像管と同様で
、実質的に矩形状のパネルとファンネルからなる外囲器
から構成され、前記パネルの内面に赤、緑、青に発光し
垂直方向（Ｙ方向）に切れ目のないストライプ型蛍光体
群からなる蛍光面と、この蛍光面に近接対向して多数の
スリット型電子ビーム透過孔の形成されたシャドウマス
クが配置され、前記ファンネルのネック内に水平軸（Ｘ
軸）と一致して一列上に配列された３電子ビームを放出
するインライン型電子銃が内装されている。

【００３２】図１に示すように、シャドウマスク１０の
電子ビーム透過孔１１は実質的に矩形状をなし、第１の
ブリッジ１２と第１のブリッジ１２に比し幅の小さい第
２のブリッジ１３とによって互いに分離されている。こ
のシャドウマスク１０は板厚が０．１０〜０．３０ｍｍ
程度であり、低炭素鋼や例えばアンバー材のような低膨
脹材よりなる。第１のブリッジはその幅ｗ１　が０．１
２０　〜０．１５０　ｍｍであり、この第１のブリッジ
１２で区切られるなかには電子ビーム透過孔１１が３つ
あり、電子ビーム透過孔群１４を形成している。 電子ビーム透過孔群１４の中の個々の電子ビーム透過孔
１１どうしは０．０５０〜０．０９０　ｍｍ程度の幅ｗ
２　を有する第２のブリッジ１３によって区切られてい
る。

【００３３】電子ビーム透過孔群１４は、垂直方向間隔
すなわちピッチＰＧＶでその長手方向が垂直軸と平行な
方向に多数配列され透過孔列１５をなし、この透過孔列
１５が水平方向に水平ピッチＰＨ　の間隔で多数配列さ
れている。 そして隣接する透過孔列において電子ビーム透過孔群１
４は１／２ＰＧＶだけずれている。例えば２９インチ１
１０°偏向カラー受像管ではＰＧＶは１．１５ｍｍ付近
であり、またＰＨ　は０．８　〜０．９　ｍｍ程度に設
定される。また、前述の２９インチ１１０　°偏向カラ
ー受像管では、電子ビーム透過孔群１４内の電子ビーム
透過孔１１の垂直方向長さｌＶ　は０．２８ｍｍに設定
されており、電子ビーム透過孔群１４内の電子ビーム透
過孔１１のピッチＰＶＳは０．３６ｍｍになっている。

【００３４】さらに、本発明によるシャドウマスクの垂
直方向の断面は図２（ａ）に示すようになる。第１のブ
リッジ１２は幅がｗ１　でその高さｈ１　がシャドウマ
スクの板厚分だけあるが、第２のブリッジ１３は、幅が
ｗ２　でその高さｈ２　が第１のブリッジ１２の高さの
半分程度になっている。このような構成とすることによ
り、第２のブリッジ１３による電子ビームの透過率の劣
化を抑えることができる。すなわち、第１及び第２のブ
リッジ１２，１３　が共にシャドウマスクの板厚分の高
さを有していると、第２のブリッジの側壁によって透過
孔群に入射した電子ビームの透過率が低下する。しかし
、図２のように第２のブリッジ１３の高さｈ２　を小さ
くすると、電子ビームの透過率低下の原因となっている
ブリッジ側壁の影響を小さくすることができる。この様
な断面を有するシャドウマスクは、エッチングによって
形成することができる。すなわち、電子ビーム透過孔を
形成する際、大きな開孔径となるスクリーン側と電子銃
側の両方からエッチングしていくが、第２のブリッジは
その幅が小さいためエッチングの際削られて板厚の半分
程度になる。

【００３５】本発明では、従来のカラー受像管における
設計に対応する透過孔群に加えて、透過孔群内に所定の
透過孔パターンを有するため、上述の高次モードのモア
レについても対応可能である。以下、高次モードのモア
レに対する作用について説明する。すなわち、図３（ａ
）に示すように、透過孔群内に２つの透過孔を有する場
合、模式的に図３（ｂ）とおき、この場合のスリットの
透過率を考えると、

【００３６】

【数１０】 ただし、ＰＧＶ＝ＰＶ１＋ＰＶ２ このとき、

【００３７】

【数１１】 ただし、μ＝ＰＶ１／（ＰＶ１＋ＰＶ２）ここで、（６
）式より、ａｎ　＝０ならば、Ｍｎ，ｍ　＝０となる。 モアレ縞の明暗度の強度を示すコントラスト比Ｃは

【００３８】

【数１２】 で示され、Ｍｎ，ｍ　＝０ならば、Ｃ＝１となり、モア
レ縞は認識できないことになる。 （８）式中ａｎ　＝０となるためには、ｃｏｓｎπμ＝
０より、 ｎπμ＝π／２，３π／２π，５π／２，…となる。ｎ
が偶数モードでは、 ｎ＝４でμ＝１／８，３／８（μ＝５／８と３／８は同
じ） ｎ＝６でμ＝１／１２，３／１２，５／１２となり、μ
の値、ＰＶ１とＰＶ２のバランスをとることにより、高
次のモアレ縞を対策することが可能となる。

【００３９】次に透過孔群内に３つの透過孔を有する場
合について説明する。図４（ａ）に透過孔パターンを示
す。これは一つの透過孔群の中に大きい透過孔を小さい
透過孔を２つ有している場合である。このような場合の
透過率のパターンは図４（ｂ）に示すようになり、大き
い透過孔の長さをｑ、透過孔群の縦方向ピッチをＰＧＶ
とすると、大きい透過孔の占有比ｑ／ＰＧＶを横軸に、
コントラスト比を縦軸にとり、ｎ＝２，４，６の各モー
ドの曲線をとると、図４（ｃ）のようになる。ただし、
各モードともｑ／ＰＧＶ＝０を同じとなるように規格化
した。 ｑ／ＰＧＶが０．５　のときには、ｎ＝２とｎ＝６の各
モードのコントラスト比を１にできるが、ｎ＝４のモー
ドは最大になる。また、ｑ／ＰＧＶが０．３６のときに
は、ｎ＝２とｎ＝４の各モードが小さく、ｎ＝６がやや
大きくなっている。したがって、出現するモアレ縞のパ
ターンによって、ｑ／ＰＧＶを選択し対応することが可
能となる。図１に示すパターンでは、ｑ／ＰＧＶ＝０．
２４となり、図４（ｃ）から、ｎ＝４とｎ＝６の各モー
ドが小さく、ｎ＝２がやや大きくなっている。

【００４０】このように構成されたシャドウマスクを用
いた場合について、２９インチ１１０　°偏向カラー受
像管を例にとり、従来のものと比較して説明する。なお
、従来のカラー受像管にはＰＶ　＝１．１５ｍｍ、ブリ
ッジ幅０．１５ｍｍのものを用いた。走査線本数は、Ｎ
ＴＳＣ方式の場合には５２５　本であり、画像信号を含
む有効走査線本数は４８５本である。また、民生用受像
管では１０８　％のオーバースキャンにて映示されるた
め、２９インチサイズのカラー受像管では、垂直方向の
スクリーンサイズが４１２　ｍｍであるから、走査線間
隔は１．０９ｍｍとなる。一方、電子ビームの垂直方向
径は陽極を通じてカラー受像管を流れる陽極電流によっ
て変化する。すなわち画面を明るくするために陽極電流
を増せば、電子ビームはより大きな電子ビームとなり、
垂直方向径も大きくなる。従って、陽極電流を増せば走
査線幅は変化する。図５に示すように、画面にホワイト
信号を入れた場合の一色あたりの陽極電流Ｉｂと走査線
幅Ｓｗの特性は、２９インチサイズのカラー受像管では
、Ｉｂ＝１０μＡでＳｗ＝０．８　ｍｍであり、Ｉｂ＝
１００　μＡでＳｗ＝１．３　ｍｍとなる。

【００４１】さて、本発明のカラー受像管と従来のカラ
ー受像管を比較したところ、陽極電流Ｉｂ＝１０μＡに
おいて、両者ともモアレ縞は識別できなかった。しかし
、次に、ビデオの静止画のような走査線本数が半分にな
り走査線間隔が広がる１フィールドの画像の場合、従来
のカラー受像管では図６（ａ）に示すような画面中間部
から端にかけてモアレ縞が発生するが、本発明によるカ
ラー受像管では発生しなかった。

【００４２】また、電子ビームの形状を偏平にするよう
にして電子ビームの垂直方向径が小さくなるように工夫
をこらした電子銃を種々用いて同様の実験を行った。こ
の結果、通常のホワイト信号に対して、従来のカラー受
像管では陽極Ｉｂ＝１０μＡで走査線幅Ｓｗ＝０．６　
ｍｍで図６（ｂ）に示すようなモアレ縞が出現するのに
対して、本発明ではＳｗ＝０．４　ｍｍのものでもモア
レ縞は確認できなかった。しかしながら、Ｓｗ＝０．４
　ｍｍのものでは、１フィールドの画像の場合、前述の
図６（ｂ）に示すようなモアレ縞が確認された。これは
、コントラスト比が小さくて確認できなかったモアレ縞
が出現してきたものと考えられる。

【００４３】上述のように、本発明では透過孔群内のパ
ターンを変化させることにより種々のモアレ縞に対応で
きる。そこで、次に、より改良された実施例を図７に示
す。第１のブリッジ２２で区切られた透過孔群内２４に
は、小さい透過孔２１ａ　と大きい透過孔２１ｂ　を有
し、透過孔間は、第１のブリッジ２２に比し幅の小さい
第２のブリッジ２３で区切られている。小さい透過孔２
１ａ　の中心から０．１２５　ＰＧＶのところに小さな
ブリッジ２３が設定されている。 したがって、小さい透過孔２１ａ　の長さは０．２９ｍ
ｍ、大きい透過孔２１ｂ　の長さは０．３２ｍｍとなる
。

【００４４】このような構成のカラー受像管ではＳｗ＝
０．４　ｍｍの走査線幅でもフィールド画像によるモア
レ縞を確認することはできなかった。これは前述したよ
うに、図４（ｃ）に示す真中の透過孔の長さが、透過孔
群の長さに対して０．２５となり、ｎ＝４とｎ＝２の各
モードが抑えられたことによる。

【００４５】上記図１及び図７に示す実施例を合わせて
、本発明では幅の小さい第２のブリッジが存在するため
、１０％程度の輝度低下は避けられないが、実際的には
蛍光体に射突する電子ビームの形状は、低電流時では図
８（ａ）に示すように個々に分離しているが、陽極電流
がＩｂ＝１ｍＡを越えるあたりから図８（ｂ）に示すよ
うに第２のブリッジで区切られていた電子ビームは繋が
りはじめる。さらに、上述のように第２のブリッジの高
さが第１のブリッジの高さに比し小さくなっているため
、ピークにおける輝度は従来のカラー受像管に比べ５％
程度の輝度劣化にとどめることができる。

【００４６】なお、上記実施例は、いずれも電子ビーム
透過孔群内の電子ビーム透過孔が３つのものについて説
明したが、上記図３及び図４の説明に基づき電子ビーム
透過孔群内の電子ビーム透過孔が２つ以上であれば、本
発明を実施できることは言うまでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、モアレ
縞を効果的に軽減でき、輝度の劣化を最少限にとどめる
ことができ、かつ設計パラメータが増えることにより、
状況に応じた対応が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すシャドウマスクの部分模
式図である。

【図２】図１におけるシャドウマスクのブリッジの様子
を説明するための垂直方向の部分断面図である。

【図３】本発明の作用を説明するための図である。

【図４】本発明の作用を説明するための図である。

【図５】電子ビームの陽極電流と走査線幅の関係を示す
特性図である。

【図６】カラー受像管に現れるモアレ縞の模式図である
。

【図７】本発明の他の実施例を示す部分模式図である。

【図８】本発明によるシャドウマスクを通過した電子ビ
ーム像を説明する模式図である。

【図９】カラー受像管の一般構成を示す断面図である。

【図１０】従来のカラー受像管におけるシャドウマスク
の電子ビーム透過孔パターンを示す部分模式図である。

【符号の説明】

４，１０…シャドウマスク １１，２１ａ，２１ｂ…電子ビーム透過孔１２，２２　
…第１のブリッジ １３，２３　…第２のブリッジ １４，２４　…電子ビーム透過孔群 ＰＧＶ…垂直方向ピッチ ＰＨ　…水平方向ピッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の電子ビーム透過孔が第１の方向
   に複数個配列された透過孔列を有し、この透過孔列が前
   記第１の方向と直交する第２の方向に複数列配列された
   シャドウマスクを具備するカラー受像管において、前記
   透過孔列は、少なくとも２個の電子ビーム透過孔からな
   る電子ビーム透過孔群が第１のブリッジによって区切ら
   れ前記第１の方向に所定ピッチで配列されてなり、隣接
   透過孔列間で前記電子ビーム透過孔群は１／２ピッチず
   れており、前記透過孔群内の電子ビーム透過孔を区切る
   第２のブリッジの幅および高さは前記第１のブリッジに
   比し小さくなっていることを特徴とするカラー受像管。