JPH0622099B2 - 受像管 - Google Patents

受像管

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JPH0622099B2
JPH0622099B2 JP1279649A JP27964989A JPH0622099B2 JP H0622099 B2 JPH0622099 B2 JP H0622099B2 JP 1279649 A JP1279649 A JP 1279649A JP 27964989 A JP27964989 A JP 27964989A JP H0622099 B2 JPH0622099 B2 JP H0622099B2
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picture tube
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flat
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恵美子 東中川
道彦 稲葉
康久 大竹
正治 関東
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、シャドウマスクを用いた表示画像品質の高い
受像管に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 受像管は一般に第1図に示す構成を有している。即ち、
ガラス外囲器1の一端を構成するネック部2には、例え
ばインライン配列の電子銃3が設けられ、この電子銃3
に対向する前記ガラス外囲器1の他端部のフェース部4
に、赤・青・緑の蛍光体を区画配列した蛍光面5を設け
ている。この蛍光面5に近接して多数の電子ビーム通過
孔を有するシャドウマスク6が対向配置されている。こ
のシャドウマスク6はフレーム7に係止具8を介して取
付けられたもので、該フレーム7には地磁気の影響を遮
断するべくインナーシールド9が取付けられている。
しかしてこのように構成された受像管にあっては、前記
電子銃3から射出された電子ビーム11は、前記ネック部
2の根元部に設けられた偏向装置10による偏向制御を受
けて偏向され、前記シャドウマスク6の開孔を通過して
蛍光面5に射突して蛍光を生起して画像を形成する。
ところで、上記シャドウマスク6、フレーム7、インナ
ーシールド9は、従来よりエッチング性、および成形性
が良く、また電子ビームの反射軽減に寄与する酸化膜を
その表面に形成し易い、リムド鋼やAlキルド鋼等を素
材として形成されている。然し乍ら、近時各種のニュー
メディアに対応するべく、受像管の高品質化、つまり表
示画像の所謂見易さや極細かさが要求され、上述したリ
ムド鋼やAlキルド鋼にて構成されるシャドウマスク
6、フレーム7、インナーシールド9を用いるには不具
合が生じてきた。
すなわち、受像管の動作時には、上記各部材の温度が3
0〜100℃に上昇し、例えばその熱膨張によるシャド
ウマスクの成形形状の歪みに起因した、所謂ドーミング
が生じる。この結果、シャドウマスクと蛍光面との間の
相対的位置関係にずれが生じ、ピュリティードリフト
(PD)と称される色ずれが発生する。特に高品位受像
管では、前記シャドウマスクの開孔径およびその開孔ピ
ッチが非常に小さいので、その相対的ずれ量の割合いが
大きくなり、上述したリムド鋼やAlキルド鋼を素材と
する管内部品では実用に耐えなくなる。特に、映像の歪
みや外光の反射を少なくした高曲率型の受像管にあって
は、上記問題が顕著に生じた。
そこで従来、この種の管内部品を形成する素材として、
熱膨張係数の小さいNi−Fe合金、例えばアンバー
(36Ni−Fe)を用いることが、例えば特公昭42
−25446号、特開昭50−58977号、特開昭5
0−68650号等により提唱されている。ところが、
この種のFe−Ni合金と言えども、電子の射突により
その温度が上昇し色ずれが起き受像管の高品位化を図る
に限界があった。
[発明の目的] 本発明はこのような事情を考慮してなされもので、その
目的とするところは、色ずれが少なく、極細やかでコン
トラストも高く、しかも平坦で見易い明るく高品質な画
像を簡略化された構造で得ることのできる受像管を提供
することにある。
[発明の概要] 本発明は、常温状態(20℃)で一定の応力が作用する
如くシャドウマスクが平坦に保持され、且つガラス外囲
器のフェース部及びその内面に設けられた蛍光面が平坦
に形成されたことを特徴としている。
即ち、シャドウマスク材に線膨張係数の極めて小さい材
料を選定したとしても、使用状態がある温度幅を有して
いる限り、熱膨張による寸法変動分を零に抑えることに
は限界がある。そこで、本発明では、上記熱膨張による
寸法変動分と材料に作用する応力の変動による歪み量変
化分とを相殺させている。これにより、温度に起因した
寸法変動をほぼ零に抑えている。
即ち、今、シャドウマスク板の長手方向に対して、一様
に応力σが作用していると考える。20℃を基準とした
場合、温度Tにおけるシャドウマスクの長手方向寸法変
動分εは、 で表せる。ここでΔlは寸法変動量、lはシャドウマス
クの長手方向長さ、αはシャドウマスク材の温度Tおけ
る線膨張係数、To=20℃、Eは温度Tにおける弾性
係数である。つまり、(1)式右辺第1項は熱膨張による
寸法変動分であり、同第2項は応力σによる歪み分であ
る。従って、(1)式右辺第1項の温度上昇による寸法増
加分と、同第2項の応力減少による歪み減少分とを相殺
させれば、(1)式におけるεをほぼ一定とすることがで
き、温度に起因した寸法変動を抑えることが可能とな
る。
そこで今、受像管の作動時においては、シャドウマスク
の温度は20℃〜90℃の間で変化する。その際、(1)
式の右辺第1項の寸法変動分εは ε(T=20゜)=0 …(2) ε(T=90゜)=70α …(3) となる。従って、(1)式の右辺第2項の歪み量εPも ε(T=20゜)=70α …(4) ε(T=90゜)=0 …(5) であれば20℃〜90℃温度変化した際の寸法変動は生
じない。このときT=20℃における応力σは σ=70α・E …(6) となる。
すなわち、通作動温度で考えられる熱膨張による寸法変
動分が最低温度において歪みとして与えられるように、
σ≧70α・Eの応力がかかるように、シャドウマス
クの長手方向、さらには必要に応じて直角方向に張力を
与えておけば良い。本発明では、このようにシャドウマ
スクに張力を与えて平坦に固定することにより、シャド
ウマスクの熱膨張に付随する電子ビーム通過孔の位置ず
れ等の変位を抑えることができるため、色ずれが少な
く、極細やかで明るい高品質な画像を得ることができ
る。
本発明ではかかるシャドウマスクの素材は特に限定され
ないが、熱膨張係数の小さなアンバー等の合金を用いる
ことが好ましく、さらには恒弾性合金を用いることがよ
り好ましい。このような恒弾性合金としては、例えば、
Fe主成分として、重量比で30%以上45%以下のN
i及び3%以上15%以下のCrを含有する組成からな
り、かつ熱弾性係数が±20×10-6/℃の範囲内にあ
るFe−Ni−Cr系恒弾性合金が挙げられ、さらに
は、いずれも重量比で、0.5%以上4%以下のTi、
0.1%以上3%以下のAl、1%以下のC、5%未満
のCo、12%以下のMo、5%以下のW、4%以下の
Mn、3%以下のSi、2%以下のBe、0.5%以下
のCu、2%以下のZr、0.1%以下のSのうち少な
くとも1種が添加含有された組成を有する恒弾性合金が
挙げられる。なお熱弾性係数とは、通常TECで表示さ
れるが、弾性係数Eの温度変化率eと熱膨張係数αとの
和であり、次式にて表される。
TEC=2(e+α) ただし 恒弾性合金はα(熱膨張係数)とe(弾性係数の温度変
化率)とがプラスとマイナスでお互いに相殺し合ってT
ECが概数零の値(±20×10-6/℃以下)になるの
であり、温度が上昇しても弾性係数が不変で引張力がか
かっていると伸び長さが不変である。この恒弾性合金は
熱膨張係数が小さい弾性係数の温度変化率がほぼ零
であるという2つの大きな特徴を有している。従って上
記(1)式を恒弾性合金に限って考えれば、(1)式の右辺第
1項の温度上昇による寸法増加、同第2項の応力減少に
よる歪み減少ともに、線形変化となる。つまり、上記増
加および減少の度合いを同じにすれば(1)式のεを常に
一定として、温度に起因した寸法変動を抑えることがで
きる。
なお本発明では、前述した通りシャドウマスクに張力を
与えて平坦に固定しているので、前述の恒弾性合金に限
らず如何なる金属、合金をシャドウマスクの素材として
用いても、シャドウマスクの熱膨張による寸法変動分を
応力減少による歪み減少分と相殺させることができ、本
発明の効果は達成される。特に熱膨張係数の小さいアン
バー等の合金を用いれば、高品位受像間においても温度
に起因した寸法変動を実用上問題とならない程度に抑え
ることができ、色ずれが少なく、極細やかで明るい高品
質な画像を得ることができる。
さらに本発明では、一層品質の高い画像を得るために、
ガラス外囲器のフェース部及びその内面に設けられた蛍
光面がいずれも平坦に形成されている。本発明の受像管
ではこのように構成されることにより、作動時に蛍光面
において平坦な画面が形成される。従って、ガラス外囲
器のフェース部及び蛍光面が曲率型であった従来の受像
管において問題となっていた直線画像の曲りを抑えるこ
とができ、コントラストが高く、さらには平坦で見易い
極めて高品質な画像を得ることができる。
なお本発明に係るシャドウマスクは例えば以下の如く製
造される。
所望の合金からなる素材の熱間圧延上りの板厚を50%
以上、好ましくは70〜95%程度の圧延率で冷間圧延
し、その後、再結晶温度以上の高温、好ましくは800
℃以上の温度で焼鈍し、シャドウマスク材を得る。次に
レベラーで平滑にするか、あるいは圧延率40%以下好
ましくは5%以下の調整圧延を行った後、通常のフォト
エッチング法により電子ビーム通過孔を開孔する。
以上の如く製造した場合、製造工程において、表面部の
結晶面が(100)のF値として0.35以上、好ましくは
0.42以上に揃い、この結果、エッチング性等が極めて優
れたものとなる。
なお本発明のシャドウマスクにおいては、輻射熱を放射
させてPD値を下げるために、水蒸気酸化等により表面
に黒色酸化膜を形成してもよい。
[発明の効果] かくして本発明の受像管においては、シャドウマスクに
張力を与えて平坦に固定することにより、その画像を明
るくして極細かい高品質なものとすることができる。し
かも、画面の四隅においても色ずれの少ない画像を効果
的に得ることができ、長時間の白色画像に対しても色変
化を抑えることが可能となる。さらに本発明の受像管で
は、ガラス外囲器のフェース部及びその内面に設けられ
た蛍光面を平坦に形成することにより、得られる画面が
平坦で直線画像の曲りを抑えることができ、明るくコン
トラストの高い画像を表示する上で効果がある。一方、
その強度も高い為、近接配置されるスピーカからの低周
波数音波に起因する振動を招来することがなく、機械的
なショック等にも充分耐えて所謂ゆらぎのない画像が得
られる等の効果が奏せられる。
さらに、その効果は、シャドウマスクに張力を与えて固
定するという、極めて簡単な方法で実現することが出来
る。このように構成することにより熱膨張による変動が
無いので、従来使用していたバイメタルが不用である。
従って、受像管の構造が簡単になる。さらに、これに伴
なってシャドウマスクの高い取付精度が確保できる。一
方、シャドウマスクの温度変化による寸法変動は殆んど
ないので、画質の安定した受像管を提供できる。
[発明の実施例] 次に本発明の実施例につき説明する。
[実施例−1] 先づ43wt%NiとFeを主成分とし、Crを5wt%含
み、Tiを3wt%含む恒弾性合金のインゴットを準備
し、このインゴットを1250℃で熱間鋳造、1100℃で熱間
圧延し、その後2回の圧延で0.8mm厚の薄帯とし、10
50℃で水素中光輝焼鈍し、更に80%の圧下率の冷間圧
延で肉厚0.16mmの薄帯を得、更に1000℃水素中光輝焼鈍
を行い最終調整圧延と620℃の最終焼鈍で0.13mm板厚
で熱弾性係数が、−6.3×10-6であるシャドウマスク
材を得た。
しかる後、この板材にフォトレジストを塗布し、これを
乾燥した後、その両面にスロット或いはドット形状の基
準パターンを形成したフィルムを密着させて、前記フォ
トレジストを露光・現像した。この現像によって未露光
部分のフォトレジストが溶解除去される。しかし後、残
されたフォトレジストをバーニングして硬化させた後、
塩化第二鉄溶液でエッチング処理し、その後その残存レ
ジストを熱アルカリによって除去してシャドウマスクを
作製した。
その後、このフラットマスクを洗浄し、剪断加工した
後、10-4torr、1000℃で焼鈍し、プレス加工してシャ
ドウマスクを得た。
上記、合金の熱膨張係数はα=7.5×10-6である。
今、シャドウマスクの長手方向長さl=300mmとする
と、T=20〜90℃に至る間の熱膨張による寸法変動
分Δlは(3)式に基づき、 Δl=70・α・l=0.158[mm] となる。そこで、受像管のガラス外囲器にシャドウマス
クを取り付けた後、20℃において、約0.158mmの
歪みが発生するように、シャドウマスクには張力が与え
られる。このような取り付け方法を可能にするカラーテ
レビ受像管の構造として、例えば第2図〜第4図に示す
ものが考えられる。第2図〜第4図において、カラーテ
レビ受像管20は、シャドウマスク21の両短辺を支持手
段22によって支持した構造を有する。上記支持手段22
は、ガラス外囲器23の内面側壁に上中下の3ヶ所にかけ
て固着された取付台24と、上記シャドウマスク21の両短
辺を全体に亘って挾持する支持枠25と、上記取付台24、
支持枠25の両者を連結するボルト26とで構成されてい
る。上記ガラス外囲器23のフェース部は第3図に示され
るように平坦に形成されている。また、上記支持枠25は
角形断面を有する管体に長手方向に一本のスリットを設
けた形状となっている。そして、上記シャドウマスク21
は鉤形にプレス成形された両短辺を、上記支持枠25のス
リットから管体内部に収納して支持枠25に支持される。
このように構成されたカラーテレビ受像管は、前記ボル
ト26の締め付け程度を適度に調整することにより、シャ
ドウマスク21に前述した歪み量が与えられる。
ちなみに、前述の0.158mmの歪み量によってシャド
ウマスクに作用する応力σは(4)式より σ=70α・E =70×7.5×10-6×18000 =9.45[kg/mm2] となる。これは、前述組成の恒弾性合金の最大許容応力
127kg/mm2を十分に下回る数字であるので塑性変形
することはない。
以上の本実施例によれば、シャドウマスクの温度上昇に
よる長手方向の寸法変化は皆無である。従って前述した
効果を十分に発揮することが可能である。これは他の受
像管についても同様に適用し得ることはいうまでもな
い。
なお蛍光面の形成は通常の如く、シャドウマスクの電子
ビーム通過孔に合せてガラス外囲器のフェース部内面に
赤,青,緑の蛍光体を塗布し、Al蒸着、ダグ塗布後イ
ンナーシールドを取り付け電子銃のついたガラス外囲器
後部のファンネルとこのパネルを接続し、内部を真空排
気して受像管を製作した。
尚、本実施例では、シャドウマスクの上下方向に対する
寸法変動については説明を省略したが、本発明の考え方
を展開すれば、同様に上下左右4方向の寸法変動を抑え
ることも可能である。
また、前記したシャドウマスクの支持手段22は、特にこ
の形式に限定されるものではない。即ち、シャドウマス
クを一定の長さに固定して取付けられる構造のものであ
れば種々の変形例が考えられる。
[実施例−2] 36wt%NiとFeを主成分とし、Crを9wt%含む、
恒弾性合金のインゴットを用いて[実施例−1]と同様
にフラットマスクを作製した。そして、このフラットマ
スクを1100℃で水素焼鈍して、シャドウマスクを得、こ
れを用いてカラー受像管を完成させた。
[実施例−3] 42wtNiとFeを主成分とし、Crを5wt%含み、T
iを1.0wt%、Al0.5wt%、Zr1.5wt%、C
o1wt%含む恒弾性合金のインゴットを用いて[実施例
−1]と同様にフラットマスクを製作した。そして、こ
のフラットマスクを1000℃で水素焼鈍して、シャドウマ
スクを得、これを用いてカラー受像管を完成させた。
[実施例−4] 36wtNiと残部Feからなるアンバーのインゴットを
用いて[実施例−1]と同様にフラットマスクを製作し
た。そして、このフラットマスクを1150℃で水素焼鈍し
て、シャドウマスクを得、これを用いてカラー受像管を
完成させた。
[実施例−5] Alキルド鋼のインゴットを用いて[実施例−1]と同
様にフラットマスクを製作した。そして、このフラット
マスクを950℃で水素焼鈍して、シャドウマスクを
得、これを用いてカラー受像管を完成させた。
このようにして得られた実施例1〜5の各カラー受像管
について、その四隅のPD値について調べた結果、従来
のものが120〜130μm程度であったのに対して、
実施例1〜3ではいずれも約20μm程度、実施例4,
5でも25μm程度の小さい値を示した。またPDが生
じてから、元の正常な状態に戻るまでの時間は従来に比
較して約半分(2分30秒程度)であった。またその画
面全体に互って、色ずれかなく極細やかでコントラスト
も高く、しかも平坦で見易い明るく高品質な画像が得ら
れた。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の受像管の構造を示す概略的な断面図、第
2図は本発明の一実施例に係る受像管の一部切欠した斜
視図、第3図は第2図のB方向から見た同概略断面図、
第4図は第3図のC部を詳細に示す断面図である。 2……電子銃、7……フレーム 8……インナーシールド 3,21……シャドウマスク 1,23……ガラス外囲器 20……カラーテレビ受像管 22……支持手段、24……取付台 25……支持枠、26……ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関東 正治 兵庫県姫路市余部区上余部50番地 株式会 社東芝姫路工場内 (56)参考文献 特開 昭53−47266(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部を真空に保つとともに作動時に画面が
    形成される蛍光面がそのフェース内部に設けられたガラ
    ス外囲器と、このガラス外囲器の内部に配置され前記蛍
    光面に向けて電子ビームを照射する電子銃と、前記ガラ
    ス外囲器内で前記蛍光面に対向して配置されたシャドウ
    マスクと、このシャドウマスクを前記ガラス外囲器の内
    部に前記シャドウマスクの内部から端部に向けて張力を
    付与しながら平坦に固定支持する支持手段とを具備する
    受像管において、20℃における前記シャドウマスクの
    張力が付与された方向にかかる応力σが、 σ≦70α・E (1) (但し、αは90℃におけるシャドウマスク材の線熱膨
    脹係数、Eは90℃におけるシャドウマスク材の弾性係
    数。)を満たし、かつ前記ガラス外囲器のフェース部が
    平坦に形成されてなることを特徴とする受像管。
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