JPH09259782A - シャドウマスク保持構体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スロット型シャドウマスク全面に所望の張力
を均一に印加することが可能であり、かつ軽量なシャド
ウマスク保持構体を提供すること。 【解決手段】 四辺形のシャドウマスクの長辺をそれぞ
れ架張して当該シャドウマスクを所定の位置に保持する
シャドウマスク保持構体であって、短辺と長辺とを有す
る四辺形の枠部材と、前記シャドウマスクの長辺をそれ
ぞれ架張する長辺架張部材と、前記長辺架張部材と前記
四辺形の枠部材の長辺とを接続する接続部材とから構成
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シャドウマスク保
持構体に関し、特に、シャドウマスク型カラー陰極線管
の蛍光面に対向して配置され、電子ビームの到達位置を
決定するシャドウマスクおよびこのシャドウマスクを保
持するマスクフレームからなるシャドウマスク保持構体
に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在もっとも広く普及しているカラー陰
極線管は、いわゆる、シャドウマスク型カラー陰極線管
であり、電子銃から発射された３本の電子ビームをパネ
ル部分の内面に塗布された赤（Ｒ），緑（Ｇ），青
（Ｂ）の３色の蛍光体のそれぞれに分担して射突するよ
うにしていた。

【０００３】このときの各電子ビームの進路を選択制御
するのがシャドウマスクであり、一般的に丸穴、長方形
の穴、あるいは、すだれ状の電子ビーム通過孔を有して
いる。

【０００４】また、シャドウマスクを通過した各電子ビ
ームが射突することになる陰極線管のパネル面の内面に
は、電子ビーム通過孔の形状に対応した形状の蛍光体が
形成されている。

【０００５】シャドウマスクに設けた電子ビーム通過孔
の形状により、丸穴を持つものをドット型シャドウマス
ク、長方形の穴を持つものをスロット型シャドウマス
ク、すだれ状の電子ビーム通過孔を持つものをグリル型
シャドウマスクと呼ぶことにする。

【０００６】一般的には、ドット型およびスロット型の
シャドウマスクは、球面状に形成され、一方、グリル型
シャドウマスクはシャドウマスクをシリンダー状に保持
するために、シャドウマスクの上下に張力をかける必要
があったので、円筒面状に形成されている。

【０００７】ただし、スロット型シャドウマスクはグリ
ル型シャドウマスクの並列するグリルの所々にグリルを
繋ぐためのブリッジがある構造と考えることができる。

【０００８】一方、陰極線管に対する要求として、高精
細表示の要求が強くなっており、特に近年においては、
パーソナルコンピュータ（パソコン）のＯＳ（オペレー
ティングシステム）にＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕ
ｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を用いた操作環境が採用
されるなど、ますます、高精細表示に対する要望が増し
ている。

【０００９】しかしながら、陰極線管の動作中は、シャ
ドウマスクに電子ビームが衝突するために温度が上が
り、その温度上昇に伴い、シャドウマスクが熱膨張し、
電子ビーム通過孔が変位してしまうので、蛍光面上での
電子ビームのランディング位置がずれ、高精細表示を妨
げるということが知られている。

【００１０】熱膨張を低減させる手段の１つとして、ド
ット型シャドウマスクとスロット型シャドウマスクの陰
極線管では、シャドウマスクを鉄・ニッケル合金等の熱
膨張係数の小さい金属で構成するという方法が考えられ
ている。

【００１１】また、グリル型シャドウマスクの陰極線管
では、シャドウマスクをマスクフレームに張力をかけて
保持させることによって、熱膨張による影響を低減して
いた。

【００１２】図４は特公昭５５−１３９７４３号公報に
記載されている従来のシャドウマスク保持構体の斜視図
であり、このシャドウマスク保持構体は、特に、アパー
チャグリルと呼ばれている。

【００１３】図４に示すシャドウマスク保持構体は、一
対の長辺架張部材１０ａ，１０ｂと、この長辺架張部材
１０ａ，１０ｂを対向して保持する一対の短辺支持アー
ム部材１０ｃ，１０ｄとから構成されたマスクフレーム
１０に、シャドウマスク１１を張架して形成される。

【００１４】このとき、シャドウマスク１１は板厚０．
０２〜０．３ｍｍの低炭素鋼鈑にフォトリソグラフィ技
術によって、多数の所定形状の縦方向スリットを所定の
間隔で配列して形成していた。

【００１５】このようにして形成したシャドウマスク１
１は、スリット方向（縦方向）に所定の張力を印加する
ために、横方向の対向する２辺をマスクフレーム１０の
長辺架張部材１０ａ，１０ｂにそれぞれ固着させること
によって、所定の張力を印加していた。

【００１６】しかしながら、陰極線管動作時には、前述
するように電子ビームがシャドウマスク１１に衝突する
際に発生する熱によって、シャドウマスク１１が熱膨張
するが、このときでもシャドウマスク１１には所定の値
以上の張力が印加されていなければならない。

【００１７】このため、シャドウマスク１１をマスクフ
レーム１０に固着し取り付ける際には、たとえば、図４
に示す長辺架張部材１０ａ，１０ｂが互いに近づくよう
にように加圧しながらシャドウマスク１１を長辺架張部
材１０ａ，１０ｂにシーム溶接し、前述する加圧を解除
することにより、マスクフレーム１０の復元力でシャド
ウマスク１１に所定値以上の張力が加わるようにしてい
た。

【００１８】前述する方法では、必ずしも高精細度化を
達成できるわけではなく、たとえば、ドット型シャドウ
マスクおよびスロット型シャドウマスクの場合、画面の
精細度を向上させるためにはシャドウマスクの孔径を小
さくすると共に、各孔間のピッチを狭く（小さく）する
必要がある。

【００１９】しかしながら、板厚が厚いシャドウマスク
に径の小さい孔を開けることは非常に困難であるため、
板厚を薄くすることが考えられるが、この方式のシャド
ウマスクは、自身の剛性によって形状を球面状に保つ必
要があり、所定値以上に薄くすることは剛性上不可能で
あり、自ずと、高精細化には限度があった。

【００２０】一方、グリル型シャドウマスクの陰極線管
では、表示域の全面にわたりすだれ状のシャドウマスク
を設ける必要があり、板厚を所定値以上薄いものとして
しまうと、シャドウマスクおよび陰極線管そのものの製
作時にすだれ状のグリル同士が絡み合い、グリルが変形
してしまうという問題があるので、所定値以上に薄くす
ることは困難であった。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

【００２２】従来のシャドウマスクを用いた陰極線管の
精細度を高くするためには、シャドウマスクの板厚を薄
くすることが必要であり、このための技術として、スロ
ット型シャドウマスクを球面状に保持するのではなく、
グリル型シャドウマスクのように、シャドウマスクの一
対の辺に張力を印加し、スロット型シャドウマスクを円
筒形に保つという方法が考えられる。

【００２３】図６は従来のマスクフレームにスロット型
シャドウマスクを架張する手順を説明するための図であ
り、従来のマスクフレームでは短辺部材１０ｃ，１０ｄ
と長辺架張部材１０ａ，１０ｂとが溶接によりベッセル
点で固着されていた。

【００２４】このため、図６（ｂ）に示すように長辺架
張部材１０ａ，１０ｂの固定点１５の近傍を加圧し、長
辺架張部材１０ａ，１０ｂを圧縮した場合、図６（ｃ）
に示すように、長辺架張部材１０ａ，１０ｂの中央部分
がもっとも大きく縮み、両端部分の変位量は少ないとい
う現象が見られる。

【００２５】この状態でスロット型シャドウマスクを溶
接し、加圧を解除するとマスクフレームは加圧時とほぼ
同じ形状、すなわち、シャドウマスクが歪んだままの形
で保持されてしまうという問題があった。

【００２６】したがって、図６（ｂ）に示す加圧点に加
え、長辺架張部材１０ａ，１０ｂの両端部分をも同時に
加圧することにより、長辺架張部材１０ａ，１０ｂの形
状を保ったままでシャドウマスクを溶接するという方法
を試みたが、長辺架張部材１０ａ，１０ｂの両端部分は
固定点１５を支持点とするいわゆる片持ち梁構造となっ
ているので、十分な張力を得ることができず、シャドウ
マスクが容易に振動してしまうという問題があった。

【００２７】また、他の方法として、図５に示すよう
に、長辺架張部材１０ａ，１０ｂの両端を短辺部材１０
ｃ，１０ｄである支持アームに固定するという矩形フレ
ームを用いて、電子銃からの電子ビームの水平走査方向
に対して直交する方向にシャドウマスクを架張する方法
が考えられるが、この場合、両サイドの張力は向上する
が、中央部での張力が減少してしまうという問題があっ
た。

【００２８】本発明の目的は、スロット型シャドウマス
ク全面に所望の張力を均一に印加することが可能であ
り、かつ軽量なシャドウマスク保持構体を提供すること
である。

【００２９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００３１】（１）四辺形のシャドウマスクの長辺をそ
れぞれ架張して当該シャドウマスクを所定の位置に保持
するシャドウマスク保持構体であって、短辺と長辺とを
有する四辺形の枠部材と、前記シャドウマスクの長辺を
それぞれ架張する長辺架張部材と、前記長辺架張部材と
前記四辺形の枠部材の長辺とを接続する接続部材とから
構成される。

【００３２】（２）前記接続部材は、前記四辺形の枠部
材の長辺の各々に少なくとも３つ備えられている。

【００３３】前述した（１）および（２）の手段によれ
ば、たとえば、シャドウマスクにスロット型シャドウマ
スクを用い、このシャドウマスクを薄型化することによ
り、シャドウマスクを架張保持するための張力を小さく
でき、シャドウマスク保持構体の剛性を小さくできるの
で、シャドウマスク保持構体の厚さを薄くでき、軽量化
ができる。。

【００３４】このとき、このシャドウマスクにはブリッ
ジがあるので、近接するグリルが絡み合うことはない。

【００３５】さらには、シャドウマスクを架張する長辺
架張部材と四辺形の枠部材の長辺とを接続する接続部材
が３個所以上の多点で接続しているので、シャドウマス
クに偏りのない張力を印加できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明の実
施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明
する。

【００３７】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。

【００３８】図１は本発明のシャドウマスク保持構体の
概略構成を示す図であり、１２ａは長辺架張部材、１２
ｂは四辺形の枠部材、１２ｃは接続部材、１３はスロッ
ト型シャドウマスク、１４は固定用ボルト、２０は電子
通過孔（スロット）、２１はグリル部、２２はブリッジ
部、Ｘ，Ｙ，ＺはそれぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を示す。

【００３９】また、図７は図１に示す本発明のシャドウ
マスク保持構体の概略構成を示す斜視図である。

【００４０】また、図１において、図１（ａ）はシャド
ウマスク保持構体の正面図、図１（ｂ）はシャドウマス
ク保持構体をＹ軸方向から見た場合の側面図、図１
（ｃ）はシャドウマスク保持構体をＸ軸方向から見た場
合の側面図、図１（ｄ）はマスクフレームの組立図を示
す。

【００４１】図１において、長辺架張部材１２ａはＬ断
面を有するステンレス鋼であり、曲率半径は８００ｍｍ
である。

【００４２】四辺形の枠部材１２ｂは８ｍｍ角のステン
レス鋼でできており、本実施の形態のシャドウマスク保
持構体では、ベッセル点および四辺形の枠部材１２ｂの
両端部分の合計４個所で長辺架張部材１２ａを接続する
ためのネジ穴が設けられている。

【００４３】接続部材１２ｃは長辺架張部材１２ａと四
辺形の枠部材１２ｂとを接続するための部材であり、両
端に固定用ボルト１４が形成されている。

【００４４】シャドウマスク１３は周知のスロット型シ
ャドウマスクであり、０．０２５ｍｍの厚さの軟鋼から
製作されていると共に、マスク有効部の大きさは２８０
ｍｍ×３８０ｍｍである。また、マスク有効部はブリッ
ジ部２２を持つスロット２０である。

【００４５】スロット２０は、グリル部２１とブリッジ
部２２とを枠とし、電子を蛍光面６の各蛍光体へ導くた
めの孔である。

【００４６】グリル部２１は、図中のＹ軸方向すなわち
電子銃から照射される電子ビームの水平走査方向に直線
的に延在し、それらがＸ軸方向すなわち電子銃から照射
される電子ビームの水平走査方向と垂直となる方向に等
間隔で並設されている。

【００４７】ブリッジ部２２は、図中のＹ軸方向に等間
隔に並設されていると共に、Ｘ軸方向に隣接するブリッ
ジ部２２とは交互に配置されている。

【００４８】また、スロット２０の横ピッチ、すなわ
ち、電子銃からの電子ビームの水平走査方向と平行とな
る方向のピッチは０．２５ｍｍ、縦ピッチすなわち電子
銃からの電子ビームの水平走査方向と垂直となる方向の
ピッチは１．０ｍｍである。

【００４９】なお、ブリッジ部２２の幅は０．０５０ｍ
ｍである。

【００５０】また、中央部の円内に示す４角形のマス
は、スロット型シャドウマスク１３の一部を拡大したも
のである。

【００５１】図２は本発明の実施の形態のマスクフレー
ムにスロット型シャドウマスクを架張する際の手順を説
明するための図であり、特に、図２（ａ）は加圧点を説
明するための図、図２（ｂ）はシャドウマスクを架張後
のシャドウマスク保持構体を説明するための図、図２
（ｃ）はＹ軸方向からシャドウマスク保持構体を見た場
合の図である。

【００５２】図３は本実施の形態のシャドウマスク保持
構体を用いたカラー陰極線管の概略構成を示す断面図で
あり、１はネック部、２はファンネル、３はパネル、４
は陰極線管（バルブ、管体）、５はフェースプレート
部、６は蛍光面、７はシャドウマスク保持構体、８は電
子銃、９は電子ビームの軌跡、１２はマスクフレーム、
１３はシャドウマスクを示す。

【００５３】図３において、ネック部１は蛍光面６と対
向する位置に配置され、ファンネル２はネック部１から
パネル３に至る部分であり、図示しない偏向ヨークによ
り、電子銃８から照射される電子ビームを蛍光面６の各
画素に順次照射していくための走査（偏向）を行うため
の空間である。

【００５４】パネル３は陰極線管４の正面部分であり、
パネル３のフェースプレート部５の内面に蛍光面６が形
成されている。

【００５５】フェースプレート部５は陰極線管４の表示
部分であり、蛍光面６は電子銃から照射される電子ビー
ムによって所定の波長の光を発光する物体が塗布されて
いる面である。

【００５６】電子銃８は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色
（Ｂ）の３本の電子ビームを照射する周知の電子銃であ
り、電子ビームの軌跡９は電子銃８から照射された電子
ビームが図示しない偏向ヨークにより、Ｘ軸方向（電子
ビームの水平走査と平行となる方向）へ導かれる時の軌
跡である。

【００５７】次に、図１および図７に基づいて、本発明
の実施の形態のシャドウマスク保持構体を説明すると、
図１（ｂ）に示すように、マスクフレーム１２の台座と
なる四辺形の枠部材１２ｂの内、Ｘ軸と平行すなわち電
子銃からの電子ビームの水平走査方向と平行となる部材
と長辺架張部材１２ａとは、接続部材１２ｃによって枠
部材１２ｂに固定される。

【００５８】このときの固定位置は、たとえば、図１に
示すように長辺架張部材１２ａの両端と四辺形の枠部材
１２ｂのそれぞれ対応する頂点の部分であると共に、ベ
ッセル点に相当する２個所の合計４個所ずつであり、こ
の４個所に設置される接続部材１２ｃでシャドウマスク
１３の張力を保持している。

【００５９】そして、図１（ｄ）に示すように、本実施
の形態のマスクフレームは四辺形の枠部材１２ｂの長辺
となる側、および、長辺架張部材１２ａに設けたネジ穴
部分に接続部材１２ｃの固定用ボルト１４を装着し、長
辺架張部材１２ａと接続部材１２ｃおよび四辺形の枠部
材１２ｂと接続部材１２ｃをそれぞれ固着することによ
り、長辺架張部材１２ａと四辺形の枠部材１２ｂとを接
続部材１２ｃを介して固定する。

【００６０】さらに、シャドウマスク１３は、四辺形の
枠部材１２ｂの両側に取り付けられた長辺架張部材１２
ａで張設されて配置されている。

【００６１】このとき、シャドウマスク１３は、たとえ
ば、図２（ａ）に示すように接続部材１２ｃを取り付け
た部分を四辺形の枠部材１２ｂの内側方向に加圧し、こ
の状態で、シャドウマスク１３を長辺架張部材１２ａに
溶接し、その溶接後において加圧を解除する。

【００６２】加圧の解除後は、図２（ｂ）に示すよう
に、点線で示す長辺架張部材１２ａがもとの位置に戻ろ
うとする力が働くので、この力がシャドウマスク１３を
Ｙ軸方向に引く張力として印加される。

【００６３】このとき、本実施の形態のシャドウマスク
保持構体では、接続部材１２ｃを長辺架張部材１２ａの
両端、および、ベッセル点の合計４個所に設置している
ので、シャドウマスク１３には、均一な張力が印加され
ると共に、十分な張力となる。

【００６４】前述するシャドウマスク保持構体を用いた
陰極線管を示したのが図３であり、図示しない赤色
（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）用の各電子銃を一体に
構成した電子銃８から、それぞれの色を発色させるため
の電子ビームを照射する。

【００６５】また、電子銃８に対向して蛍光面６が配置
されており、この蛍光面６はマトリックス状に配置され
た各画素の領域を備えたものとなっている。

【００６６】前述する電子銃８および蛍光面６はそれぞ
れガラスから構成される外囲器であるネック部１、ファ
ンネル２およびパネル３によって内包され、特に、蛍光
面６はパネル３の内壁面に被着されたものとなってい
る。

【００６７】ここで、パネル３は、陰極線管の表示部と
なるものであり、観察者はこのパネル３を通して蛍光面
６の発色を確認できるようになっている。

【００６８】ネック部１とファンネル２との間には図示
しない偏向ヨークが配置されており、前述するように、
この偏向ヨークによって、電子銃８からの各電子ビーム
を蛍光面６上の各画素に順次照射していくための走査
（偏向）を行うようになっている。

【００６９】さらには、外囲器内のパネル３側の部分に
は、電子銃８を構成する各電子銃からのそれぞれの走査
された電子ビームの対応する各蛍光体へ導くために、実
施の形態のシャドウマスク保持構体７が前記蛍光面６と
対向して配置されている。

【００７０】このとき、このシャドウマスク保持構体７
は、前述するように、四辺形の枠部材１２ｂが接続部材
１２ｃを介して２個の長辺架張部材１２ａに互いに離間
する方向の力を作用されているので、シャドウマスク１
３には電子ビームの水平走査方向と直交する方向、すな
わち、紙面に垂直となる方向に均等で十分な張力が印加
されている。

【００７１】したがって、シャドウマスク１３の振動を
防止できる。

【００７２】以上説明したように、本実施の形態のシャ
ドウマスク保持構体によれば、シャドウマスク１３が溶
接される長辺架張部材１２ａに、この長辺架張部材１２
ａの両端と他の任意の点としてベッセル点との合計４個
所に配置した接続部材１２ｃを介して四辺形の枠部材１
２ｂの長辺を固着することにより、２個の長辺架張部材
１２ａを互いに離間する方向に力が作用するので、長辺
架張部材１２ａに溶接したシャドウマスク１３には電子
ビームの水平走査方向と直交する方向、すなわち、紙面
に垂直となる方向に均等で十分な張力が印加される。

【００７３】したがって、シャドウマスク１３の振動を
防止できる。

【００７４】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。

【００７５】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【００７６】スロット型シャドウマスク全面に所望の張
力を均一に印加することが可能であると共に、その重量
を軽量にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のシャドウマスク保持構
体の概略構成を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態のマスクフレームにスロッ
ト型シャドウマスクを架張する際の手順を説明するため
の図である。

【図３】本実施の形態のシャドウマスク保持構体を用い
たカラー陰極線管の概略構成を示す断面図である。

【図４】従来のシャドウマスク保持構体の概略構成を示
す斜視図である。

【図５】長辺の両端を短辺の支持アームに固定した矩形
フレームのシャドウマスク保持構体の斜視図である。

【図６】従来のマスクフレームにスロット型シャドウマ
スクを架張する手順を説明するための図である。

【図７】図１に示す本発明のシャドウマスク保持構体の
概略構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…ネック部、２…ファンネル、３…パネル、４…陰極
線管、５…フェースプレート部、６…蛍光面、７…シャ
ドウマスク保持構体、８…電子銃、９…電子ビームの軌
跡、１１…シャドウマスク、１２…マスクフレーム、１
２ａ…長辺架張部材、１２ｂ…四辺形の枠部材、１２ｃ
…接続部材、１３…スロット型シャドウマスク、１４…
固定用ボルト、２０…電子通過孔（スロット）、２１…
グリル部、２２…ブリッジ部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 英夫 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 中村 考雄 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 四辺形のシャドウマスクの長辺をそれぞ
   れ架張して当該シャドウマスクを所定の位置に保持する
   シャドウマスク保持構体であって、 短辺と長辺とを有する四辺形の枠部材と、前記シャドウ
   マスクの長辺をそれぞれ架張する長辺架張部材と、前記
   長辺架張部材と前記四辺形の枠部材の長辺とを接続する
   接続部材とから構成されることを特徴とするシャドウマ
   スク保持構体。
2. 【請求項２】 前記接続部材は、前記四辺形の枠部材の
   長辺の各々に少なくとも３つ備えられていることを特徴
   とする請求項１に記載のシャドウマスク保持構体。