JPH07182985A - カラー受像管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シャドウマスクの熱膨張に起因するピュリテ
ィ・ドリフトの防止を目的とする。 【構成】 シャドウマスク７の電子銃側面に、三酸化タ
ングステンを主成分とする酸化タングステンからなる被
膜をイソプロピルアルコールを溶媒としたエチルシリケ
ートをバインダーとして塗布形成する。被膜は、小粒子
層21と、この小粒子層21の上に形成された大粒子層22よ
りなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー受像管に関し、
特にシャドウマスクの熱膨張による蛍光体の発光の色ず
れを防止したカラー受像管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カラー受像管のシャドウマスクは、多数
の開孔を有しており、電子銃から射出された電子ビーム
をシャドウマスクの開孔と幾何学的に一対一の関係にあ
る蛍光体層のみに射突するように通過させる機能を有す
るもので、別名色選別電極と呼ばれている。このシャド
ウマスクは、開孔形状で大別すると丸形孔と矩形孔の２
種類があるが、文字や図形を詳細に表示するディスプレ
ー管用としては丸形孔、一般家庭で使われている民生用
としては矩形孔が一般的である。

【０００３】通常、カラー受像管を動作させた場合、電
子銃から射出された全電子ビームの内、シャドウマスク
の開孔を通過して蛍光面に到達するのは全体の１５乃至
２０％程度であり、残りの８０乃至８５％はシャドウマ
スクに射突する。この結果、電子ビームの運動エネルギ
ーは熱エネルギーに変換されシャドウマスクは８０℃程
度まで加熱される。一般的に、シャドウマスクに用いら
れている素材は０．１乃至０．３mmの板厚を有する鉄の
冷間圧延材で、その熱膨張係数は２０乃至１００℃で１
２×１０^-6／℃であり、上記加熱によりシャドウマスク
はいわゆるドーミングと呼ばれる熱膨張を起こす。この
ような熱膨張によりシャドウマスク開孔と蛍光体層の幾
何学的位置ズレが起こり、開孔を通過した電子ビームが
所望の蛍光体層に全て射突せず、一部が他色の蛍光体層
に射突して色純度劣化を生ずるようになる。

【０００４】昨今、人間工学的な見地から外光反射が少
なく画像の歪が少ない平坦な画面を有するＦＳ（Flat S
quare ）管の割合が増えているが、ＦＳ管はプレス成形
後のシャドウマスクの曲率半径が大きく、従来のシャド
ウマスクと同じ量だけ熱膨張にてマスクがドーミングを
生じてもシャドウマスクの幾何学的位置ズレ量は大きく
色純度劣化の程度は従来管に比較して大きくなる。

【０００５】このようにドーミングによる色純度劣化の
激しいカラー受像管には、熱膨張係数が鉄の約１／１０
の鉄−ニッケル合金アンバー材をシャドウマスク材とし
て使用することが、特公昭４２−２５４４６号公報等で
提案されている。しかし、アンバー材は素材価格やアニ
ール後の降伏点強度が高くマスク成形歩留まりが悪いこ
となどにより、鉄マスクを使用したカラー受像管に比較
して価格が非常に高価になってしまう。

【０００６】そこで、シャドウマスクに被膜を形成して
この被膜の働きによりドーミングによる色純度劣化を抑
制することが従来提案されている。第１の方法は、特開
昭６０−５４１３９号で提案されているような、シャド
ウマスクの表面に鉛ほう酸塩の結晶化ガラスを塗布し、
高温加熱処理にて溶融接合することによりドーミングを
抑制する方法である。この方法では、ガラス層に有害物
質である鉛が含有されているため、作業環境や環境対策
の面から取扱い上注意が必要となる。

【０００７】第２の方法は、特公昭６０−１４４５９号
公報で提案されているような、原子番号が７０を越える
重金属物質の粒子を含む塗液をシャドウマスクの電子ビ
ーム入射側面に吹き付け塗布し、電子ビーム反射性の被
膜を被着形成する方法である。そして、酸化ビスマスな
どの重金属微粒子を含む水溶性懸濁液をシャドウマスク
の電子ビーム入射側面に吹き付け塗布することが有効で
あるとされている。しかし、シャドウマスクのドーミン
グによる色純度劣化を防止する効果は、酸化ビスマスな
どの単一要素に依るだけであり、電子ビーム反射性の被
膜を有しないシャドウマスクの場合に比べてその効果が
十分でない。

【０００８】第３の方法は、上述の電子ビーム反射以外
に熱伝導や熱輻射効率を高めることによりマスクドーミ
ングを抑制する方法であり、特開平４−４８５３０号公
報では酸化ビスマス、タングステン粒子、部分黒鉛化炭
素粒子を水ガラスと混ぜ、シャドウマスクの電子ビーム
入射側面に複合的な被膜を形成する方法が提案されてい
る。この方法では目的とする色純度劣化防止効果は比較
的良好であるが、原材料の粒径が大きいためボールミル
にて平均粒径が約２ミクロンになるまで粉砕撹拌する
が、均一粉砕は難しくシャープな粒度分布にすることが
困難である。したがって、マスク開孔の形状崩れやマス
ク孔詰まりを防止するため、被着形成層は３ミクロン程
度の厚みに制御するが、粒度分布がシャープでなく且つ
比重の異なる物質を混合した液のため均一に混じり合わ
せた状態でスプレーできず、シャドウマスクの被覆を塗
膜液にて完全に行うことは困難である。

【０００９】また、第４の方法として、非晶質の金属酸
化物等をバインダーとして用い、原子番号の小さい金属
を含有する層を形成して、熱輻射率向上と帯電による電
子ビーム軌道の静電補正により色純度劣化を防止する方
法が特開昭６２−１１０２４０号公報に示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた通り、従
来、シャドウマスクのドーミングによる色純度劣化を防
止する手段として、シャドウマスク表面に電子ビーム反
射被膜や熱伝導又は熱放射の良い被膜を形成することが
行われている。しかし、上述の手段においては、十分な
色純度劣化防止効果及び付着力を備えていない等の問題
がある。

【００１１】つまり、シャドウマスクの表面に酸化ビス
マスやタングステン粒子等と水ガラスよりなる被膜を形
成する場合、均一な被覆は困難で、被覆部にピンホール
部分が生ずると製造工程中で赤錆が発生し、その錆が進
行して被覆物が脱落し耐圧不良を発生しやすくなる。ま
た、金属粒子は熱処理にて溶融しないため、分散不良に
てマスク開孔部に塊の状態で被着したものは固定された
状態のままになり、蛍光面形成時に欠陥の原因となる。
さらに、被着形成された膜は複合的な状態であるが、そ
の構造を均一にすることは不可能で局部的にはばらつき
を生じ、ドーミング抑制効果も局部的に変化する。

【００１２】また、タングステン粒子は三酸化タングス
テンに比較して熱放射率はよいが、酸化開始温度が２７
０乃至３１０℃程度のためカラー受像管製造工程中の黒
色酸化膜形成工程、パネルとファンネルとの封着工程、
排気工程などの熱処理工程を通過する際に酸化される。
これらの熱処理工程は大気雰囲気中であるが、特開平４
−４８５３０号公報にて提案の二酸化炭素を主成分とす
る酸化性ガス雰囲気中であっても程度の差こそあれ酸化
は進行する。熱処理の結果として、無機バインダー層を
拡散浸透してきた酸素分子を含むガスが成膜した無機バ
インダー層を劣化させ、熱処理前のマスク表面に強固に
結着した黒色のタングステン粒子層状態から、手で擦る
と容易に脱落する酸化タングステン粒子が混在した層状
態になる。従って、カラー受像管製造工程を搬送する中
で生成した酸化タングステン粒子が脱落しやすく、耐圧
不良の発生割合が増加するため、タングステン粒子の採
用は実用上問題がある。

【００１３】さらに、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂ ＯとＳｉＯ₂ の混
合物である水ガラスをバインダーとして用いた場合は、
空気中の二酸化炭素を吸収して炭酸塩を生ずる。この炭
酸塩は製造工程中の熱エネルギーにより分解して二酸化
炭素を放出する。よって、水ガラスを用いると二酸化炭
素によりカソードが被毒されてエミッション不良にな
る。

【００１４】そこで、本発明は、カソードのエミッショ
ン不良を起こすことなく、シャドウマスクの表面に均一
な無機材料よりなる層を形成し、電子ビームの射突によ
る発熱に伴う熱膨張を緩和して色純度劣化を防止するカ
ラー受像管を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
みてなされたものであり、外囲器のパネル内面に形成さ
れた蛍光面に近接対向して配置されるとともに電子銃か
ら射出される電子ビームを通過させる多数の開孔を有す
るシャドウマスクを備え、このシャドウマスクの電子ビ
ーム入射側面に被膜を有するカラー受像管において、前
記被膜が、三酸化タングステンを主成分とする酸化タン
グステンの小粒子層とこの上に形成され前記小粒子層中
の酸化タングステンより大粒子の大粒子層よりなり、前
記小粒子層及び大粒子層が変性アルキルシリケートの無
機バインダーとからなる懸濁液を塗布焼成して形成され
たものであることを特徴とするカラー受像管である。

【００１６】

【作用】酸化タングステンの粒子は粒径１ミクロン以下
の球状の微細粉末で、僅かな量で稠密構造をとることが
可能である。従って、シャドウマスクの電子ビーム通過
孔の形状に影響を与えることなくシャドウマスク表面を
覆うことが可能となる。また、完全黒体の熱放射率を１
とすると、酸化ビスマスは０．８乃至０．８５、タング
ステンは０．９５乃至０．９８、三酸化タングステンは
０．９２乃至０．９５である。つまり、三酸化タングス
テンを主成分とする酸化タングステン粒子にて形成した
被膜の熱放射率は、タングステン粒子の被膜に比較して
ほぼ同等で、四三酸化鉄や酸化ビスマスよりは優れてい
る。さらに、高い電子ビーム反射能力も有する。また、
被膜自体電子ビームの射突によって表面に電荷が溜まり
静電界を形成し、電子ビームはピュリティドリフトを補
正する方向に曲げられる。

【００１７】本発明では、まず、酸化タングステンの小
粒子でシャドウマスク基板表面を覆い、その上に酸化タ
ングステンの大粒子を塗布することにより、僅かな量で
基板の被覆率、被膜の表面積さらに表面空隙率を同時に
満たすことができる。

【００１８】従って、シャドウマスク基板への電子ビー
ムからのエネルギー伝達は抑制され、その上、酸化タン
グステンが放射した熱や反射した電子を酸化タングステ
ン被膜内部に残すことなく、ファンネル側への放出を容
易にすることができる。

【００１９】さらに無機バインダーにアルカリ金属を含
まない変性アルキルシリケートを使用しているため製造
工程中の熱により二酸化炭素が放出されることはほとん
どなく、水素の放出が少量あるが水素は還元ガスである
ため、エミッションの寿命を長くする効果がある。

【００２０】このように、三酸化タングステンを主成分
とする酸化タングステン粒子にてシャドウマスク表面に
被膜を形成すると、シャドウマスクの温度上昇が大幅に
抑制され、且つ被膜の表面に形成された静電界にて電子
ビーム軌道を補正することにより、シャドウマスク方式
カラー受像管のマスク熱膨張に起因するピュリティード
リフトが著しく改善される。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図１に示すように、カラー受像管は一般的
に、矩形状のパネル１と漏斗状のファンネル２とネック
３とから構成されている。パネル１の内面には、赤、
緑、青に各々発光する蛍光体層４がストライプ状に形成
されており、ネック３にはパネル１の水平軸に沿って一
列に配置された赤、緑、青にそれぞれ対応する電子ビー
ム５を射出するインライン型電子銃６が内設されてい
る。又、蛍光体層４に近接対向した位置には、多数の微
細な開孔を有するシャドウマスク７が、その周辺をマス
クフレーム８にて支持され、さらにマスクフレーム８が
ホルダー９を介してパネル内面の垂直内壁部に埋め込ま
れたスタッドピン１０に係り止めされることにより、パ
ネル内面に支持され、シャドウマスク７と蛍光体層４と
の間隔は設計値に入るように保持されている。そして、
偏向装置12により電子ビーム５を偏向走査することによ
り画像を再現している。

【００２２】また、シャドウマスクには、図２に示すよ
うに、多数の開孔7aを有しており、基材の電子銃側で主
として開孔7a間の表面に三酸化タングステンを主成分と
する小粒子の層21と、大粒子の層22が形成されている。

【００２３】次の本発明のシャドウマスクノ製造方法に
ついて説明する。シャドウマスク７は、フォトエッチン
グによるフラットマスク製造工程、プレスによる成形工
程を経て製造される。フォトエッチング工程で形成され
た目的の開孔寸法を有する平坦なフラットマスクは、素
材の機械的強度を下げるため７００℃乃至８００℃の温
度範囲にて水素還元雰囲気中で焼成される。次いで、所
望の曲率を形成するようにプレス成形され、成形後に成
形油を有機溶剤又は高温アルカリ溶液にて脱脂される。
その後、二酸化炭素ガスを主成分とする５５０℃乃至６
５０℃の高温ガス雰囲気中を通すことにより、マスク表
面に耐食性のＦｅ₃Ｏ₄ を主成分とする黒色酸化膜を形
成する。その後、この黒化済みシャドウマスクの電子銃
側に本発明の被膜を形成する。黒色酸化膜は耐食性を有
する黒色酸化膜であり、本願発明の無機質からなる被膜
にピンホール等が生じても熱処理工程中での赤錆の発生
を抑制するばかりでなく、シャドウマスクの表面に比較
して微細凹凸が多いため、無機質からなる被膜の密着性
を向上させ剥離しにくいものとする。

【００２４】次に、この黒化処理済みのシャドウマスク
の電子銃側に三酸化タングステンを主成分とする酸化タ
ングステン粒子からなる本願発明の被膜を形成する。無
機バインダーには変性アルキルシリケートを用いるが、
その一例としてイソプロピルアルコールを溶剤としたエ
チルシリケートを用いた。これは、リン酸の酸性触媒と
の共存下において加水分解反応が繰り返され、シロキサ
ン結合の側鎖に−ＯＨと−ＯＣ₂ Ｈ₅ を有するオルガノ
シリカゾルが形成されたものである。この無機バインダ
ーに、粒径０．３乃至０．８μｍの三酸化タングステン
を主成分とする酸化タングステンの小粒子を１５乃至７
０ｗｔ％添加して泥状の懸濁液を作製する。添加量が１
５ｗｔ％より少ないと均一分散しにくく、逆に７０ｗｔ
％より多いと酸化タングステンの付着力が弱くなり脱落
を生じる。

【００２５】このようにして作製した懸濁液をスプレー
又はエアレススプレーガンを用いてスプレーし、黒色酸
化皮膜を形成したシャドウマスクの電子銃側に１．５乃
至３．０μｍの小粒子層を形成する。この小粒子層はマ
スク基板を覆うのに必要な量だけあればよいので、厚さ
は１．５μｍあれば十分である。なお、塗膜中のエチル
シリケートの加水分解液は、溶剤の蒸発の後表面に残留
するコロイド粒子同士の融合や大気中の水分との反応に
よる脱アルコール反応により、シロキサン分子が巨大化
し密着性のよい被膜を形成する。

【００２６】次にこの小粒子層の上に粒径０．８乃至
２．０μｍの三酸化タングステンを主成分とする酸化タ
ングステンの大粒子を、変性エチルシリケートへ１５乃
至７０ｗｔ％添加して泥状の懸濁液を作製し、小粒子層
の場合と同様にして２．０乃至８．０μｍの三酸化タン
グステンを主成分とする酸化タングステンの大粒子層を
形成する。この大粒子層は、２．０μｍより薄いと表面
積が十分でなく、８．０μｍより厚いとシャドウマスク
の孔詰りや三酸化タングステン粒子の脱落を生じやすく
なる。

【００２７】その後、被膜全体に亀裂を生じることなく
シャドウマスクとの結着力が強固な膜にするために、乾
燥炉に入れて焼成を行う。昇温・降温とも急激に行わな
いようにすることが望ましい。一例として、焼成は３０
分かけて８０℃まで昇温後３０分維持し、その後３０分
かけて２５０℃まで昇温後３０分維持し、終了後１０℃
／分の速度で室温まで冷却する。

【００２８】熱処理が終了したシャドウマスクはフレー
ムと組み合わされるが、フレームと組み合わせた後に皮
膜を形成することもできる。本実施例によれば、小粒子
層が被覆率を高めシャドウマスク基板に電子ビームが当
たらないようにする働きをし、大粒子層が表面空隙率を
高め、表面積が増すことにとより熱輻射と電子反射を効
率良く行うことができるようになる。

【００２９】以上のようにして作製されたシャドウマス
クを内設する２５型カラー受像管を用い、シャドウマス
クのドーミングに起因する電子ビームの移動量を測定
し、従来管との比較を行った。測定、図３に示すよう
に、幅８８mmの帯状の白パターンを画面中心から各々１
６０mm離した位置にアノード電圧を２６ＫＶ、カソード
電流を１３３０μＡで表示させ、スイッチを入れた後シ
ャドウマスクが熱膨張することによって時間と共に移動
する電子ビームの位置を測定点Ａにてマイクロスコープ
を用いて測定した。規定の時間で移動した電子ビームの
最大移動量を測定した結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】本願発明にて作製されたシャドウマスクの
ドーミング抑制効果は、酸化タングステン量に依存する
が、所定の効果を得られるように適宜調整すればよい。
なお、無機バインダーに対して１５乃至６０重量％添加
したものは、約３０％電子ビーム移動を抑制する効果が
ある。これは酸化タングステン自体の電子ビーム反射能
力と、電子ビームが入射するマスク孔付近に形成された
静電界による電子ビーム軌道補正の相乗効果によるもの
である。

【００３２】なお、シャドウマスクの電子銃側に被膜を
塗布形成するに当たって、金属粒子はカラー受像管の製
造工程で加わる温度では溶融しないためマスクの開孔部
縁の直線性を劣化させるか、孔の一部を塞ぐ欠陥が生じ
るおそれが高い。そこで、三酸化タングステンを主成分
とする酸化タングステンの層をシャドウマスクの電子銃
側表面に比べ開孔部周縁にはその層を形成しないか薄く
することにより、十分ないろ純度抑制特性を有したま
ま、開孔縁切れ不良による蛍光面品位劣化及びマスク開
孔詰りに起因する蛍光面欠点発生を防ぐことができる。

【００３３】なお、無機バインダーとしては、エチルシ
リケート以外に、ｎ−ブチルシリケート又は両者を混合
したものや、さらに被膜の表面抵抗を１０⁹ 乃至１０¹¹
Ω／cm² に調整するため酸化スズや酸化アンチモンを導
電物質として添加したものでもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カソードのエミッション不良を起こすことなく、シャド
ウマスクの表面に均一な無機材料よりなる被膜を形成す
ることができ、電子ビームの射突による発熱に伴う熱膨
張を緩和して色純度劣化を防止するカラー受像管を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカラー受像管の構造を示す断面図
である。

【図２】図１に示すカラー受像管のシャドウマスクを示
す要部断面図である。

【図３】本発明の特性を測定するときの測定点を示す図
である。

【符号の説明】

７…シャドウマスク 21…三酸化タングステンを主成分とする酸化タングステ
ンの小粒子層 22…三酸化タングステンを主成分とする酸化タングステ
ンの大粒子層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外囲器のパネル内面に形成された蛍光面
   に近接対向して配置されるとともに電子銃から射出され
   る電子ビームを通過させる多数の開孔を有するシャドウ
   マスクを備え、このシャドウマスクの電子ビーム入射側
   面に被膜を有するカラー受像管において、 前記被膜が、三酸化タングステンを主成分とする酸化タ
   ングステンの小粒子層とこの上に形成され前記小粒子層
   中の酸化タングステンより大粒子の大粒子層よりなり、
   前記小粒子層及び大粒子層が変性アルキルシリケートの
   無機バインダーとからなる懸濁液を塗布焼成して形成さ
   れたものであることを特徴とするカラー受像管。