JPS60207232A - カラ−陰極線管用シヤドウマスク - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、カラー陰極線管ドおいて色選別機構として
用いられるシャドウマスクに関し、詳しくはドーミング
にもとすく色ずれを防止したカラー陰極線管用シャドウ
マスクに関するものである。

［従来技術］ 一般に、シャドウマスク式カラー陰極線管においては、
電子ビームの射突によってシャドウマスクの温度が上昇
し、熱変必を起こすこしが知られている。この熱変形は
一般にミスレジスタと称される色ずれを起こすため、原
因別に適当な対策を施すことが望まれていた。

この熱変形の１つにドーミングと称されるもの亀 がある。これは、カラー陰極線管の動作中に画像再生画
面の１部分（一般に全有効画面面積の数分のｌないし数
十分の１の広さを有する比較的まと、まった部分）だけ
が他の部分に比べて著しく明るく、はぼ静止した画像が
長く続くと、この明るい部分に対応したシャドウマスク
が局部的に熱変形を起こす現象である。

以下、このドーミング現象について第１図を用いて詳細
に説明する。第１図はカラー陰極線管画面上に再生され
た映像とシャドウマスクのドーミングとの関係を示す略
図で、第１図（ａ）において、（１）は蛍光体が塗布さ
れたパネル、（２）はシャドウマスクである。なお、シ
ャドウマスク（２）の保持機構、電子銃等の付属部品は
図示を省略しである。一方、第１図（ｂ）のカラー陰極
線管画像を示す図面において、（ｌＯ）はたとえば青空
中の白雲のように他部分に比較して著しく明るい部分を
示し、このような状態が少し長く（５秒置−Ｅ）はとん
ど静止したまま続くと、シャドウマスク（２）の映像（
１０）に対応する部分は、他の部分に比較して電子ビー
ムの射突昔が多いため、温度が局部的に上昇し、本来点
線（２１）の形状でなければならないものが、実線（２
２）のように変形してしまう、このため、シャドウマス
ク（２）に形成されている電子ビーム通過小孔が定位置
を保つことができなくなり、蛍光体ドツトの照射量に偏
量をもたらし、色ずれが発生する。この変形は、一般の
シャドウマスクでは、明るい画面に対応するシャドウマ
スク部が蛍光面側へふくれあがる方向に生じる。この現
象は偏向角が大きくなると急速に目立つものであり、近
年の１１０＠偏向のように広角化したカラー陰極線管に
あっては非常に大きな問題となるものである。

亀 このようなドーミング現象が起るのは、シャドウマスク
（２）の１部分が第１図に示したように電子ビームの射
突によって局部的に昇温して膨張しようとしたときに、
その周囲の電子ビームの射突のない部分が膨張しないた
めである。加熱部分が円形であるとして、その中央部が
シャドウマスク（２）面に直角に移動すＡ　ｔｗでドー
ミングの楡を表わすものとすると、シャドウマスク（２
）の面が球面でかつ強度的に等方的な面である場合、Ｗ
は近似的に球面の半径Ｈに比例することが知られている
。すなわち、 Ｗ　＝　α　−Ｒ 注意すべきことは、上式の比例定数αの中にはシャドウ
マスク材の熱膨張係数は入っているものの、材料の弾性
係数のような変形に対する強さに関係する定数が入って
いないことである。この理由は、上述のように、熱変形
は加熱された部分とその周囲の部分との力関係によって
生ずるのであって、シャドウマスク（２）のい゛ま問題
にしている部分の近傍が同じ材料で構成されている以上
、加熱された部分が強ければその周囲の強度も高く、周
囲からの圧力によって起るドーミング変形は結局同じに
なるためと考えられる。

さて、ドーミング量はシャドウマスクの球面の半径に比
例するから、半径Ｈの逆数１／Ｒを曲率と呼ぶことにす
ると、曲率に反比例することになり、曲率が大きいほど
ドーミングを減らすことができる。

ところで、シャドウマスク面の形状およびその材料の強
度は一般的に等方的ではない。この典型例がストライプ
形蛍光面を有するカラー陰極線管のシャドウマスクであ
る。このようなシャドウマスクにあっては、その面に設
けられている孔かＡｌｅ長く、１方向には連なっており
、これと直角の方向には間隔をおいて配列されており、
面の形状も必ずしも球面ではない。

この場合につき議論するために、第２図のように、シャ
ドウマスク（２）の曲面のいま問題にしている点に法線
な立ててこれをＺ軸とし、このＺ軸に垂直でかつ互いに
直交するＸ軸およびＹ軸を定める。なお、Ｘ、Ｙ軸の方
向は後述するようにシャドウマスク（２）の孔（３）の
配列と関係づけて定めるのが実際的であるが、一般的に
は必ずしもこれにこだわらない。

さて、シャドウマスク（２）をｘ−Ｚ平面で切断すると
切口に曲線が現われる。この曲線の曲率をＫｘとし、同
じ＜　ｙ−ｉｚ平面で切断したときに切を 口に現われる曲線の曲率をＫＶとする。

以上の準備をしたうえで、シャドウマスク（２）の等偏
曲率なるものを考える。すなわち、シャドウマスク（２
）の材料または面の形状番竺異方性かある場合、ドーミ
ングがこれに反比例する等価曲率なるものを考え、これ
の大小でドーミングの大小を判断し、もってドーミング
の小なる構造を見い出そうとするものである。　。

はじめにシャドウマスク（２）の材料が等方的であって
曲率だけを問題にする場合を考える。シャドウマスク（
２）が球面であれば、Ｋｘ＝Ｋｙであってこれがそのま
ま等価曲率に等しいと考えるべきである。Ｋｘ＃Ｋｙの
ときは、両者の間に平均曲率Ｋがあるべきことを考える
と、少くとも近似的に とすべきで、これが等価曲率に相当するものであること
は容易に推察できる。なお、通常のシャドウマスクはパ
ネルの側に向かって凸な曲面であり、ＫｘとＫＶの符号
は同じである。

つぎに、シャドウマスク（２）の材料の強度的特性に異
方性がある場合を考える０強度的特性とは、ヤング率や
曲げ剛性等の関係したものであるが、ここでは定性的に
述べるにとどめ、実質的に平担とみなせる小さい一定幅
および一定長さの細長い試験材料の両端を試験機にたて
こめ保持し１両端から圧力を加えたとき、材料の中央部
が微少な一定量変移するのに必要な圧力に相当するもの
を主体と考え、これをσと呼ぶ。

さて、材料に異方性があると、この強度的特性は１．シ
ャドウマスク（２）の問題としている部分から前記の試
験材料なＸ方向に平行に細長く切り出した場合と、Ｙ方
向に平行に細長く切り出した場合とについて考えら゛れ
る。この両者の強度的特性をそれぞれσＸ　、σテとす
る。

σＩとσｙとが同じ、すなわち材料の強度的特性が等方
的な場合は、前述のようにσの大小はドーミング量には
関係せず、ドーミングは■式で表わされる平均曲率に反
比例して生じる。σの値がＸ、Ｙのいずれかの方向で最
大または最小値をとる（Ｘ　、　Ｙ以外の斜めの表向で
は最大、最小にはならない）ものとすると、ドーミング
現象はＸ、Ｙの両方向の現象のある種の平均として観測
されることは当然予測でき、かりにσＸ〜σｙとしても
、Ｋｘ＝Ｋｙであれば材料がσ重とσｙの間のある値に
なったに過ぎず、ドーミング量はσに無関係なことが予
想できる。また、ＫｘζＫＶであってσＸ＝σテのとき
は、当然０式が等測的な平均曲率を与える式として成立
し、ドーミングはσに関係しない。

Ｋｘ＃Ｋｙであってσ！〜σｙのときは事情が異なって
くる。この場合は、平均曲率へのＫｘまたはＫＶの寄与
の度合はσの大きいほうが大きくなる。■式も含め、こ
れまで述べてきた関係が自然に表わされなければならな
いことを考慮すると１等価曲率として次式に到達する。

σＸ＋σｙ　σ！十σ！ に＝　−−−−一−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−ｍ−−−−σ菫　＋σテ　σＸ　十σｙ この関係がほぼ正しいことは、簡単な実験によって確か
めることができるほか、すでに発表されている文献、た
とえばｒ　Ａ　Ｎｅｗｌｙ　ＤｅｓｉｇｎｅｄＳｈａｄ
ｏｗ　Ｍａｓｋ　ｆｏｒ　Ｃｏ１ｏｒ　Ｐｉｃｔｕｒｅ
　Ｔｕｂｅ　ｊ　（Ｓ　Ｉ　Ｄ　Ｊａｐａｎ　［１ｉｓ
ｐｌａｙ　’８４　レポートＮｏ、１．４）によっても
明らかである。

さて、ここで−例としてとりあげるストライプ形蛍光面
を有するカラー陰極線管のシャドウマスクは、通常第３
図のような形をしている。シャドウマスク（２）は、実
質的に平行に配置された無数の長方形の孔（３）を有し
ており、いまこの長方形の長手方向をＹ方向とすると、
孔（３）はＹ方向には細いブリフジ（２３）を介して近
接して配置されて部（２４）を介して間隔をおいて配置
されている。ブリッジ（２３）はシャドウマスク（２）
自身の形状な維持するために設けられている部分であっ
て、色選択の動作原理上は不要な部分であり、カラー陰
極線管の明るさの特性上からはなるべく細いほどよいと
されている。この部分が細いために、シャドウマスク（
２）は先に述べた強度的特性であるσ！がσｙよりかな
り小さく、一般にテレビジョ、受像機などで使われてい
るものは、σＸ　：σｙ＝３ニア程度とみられている。

なお、Ｘ、Ｙ方向以外のσはσＸとσｙの中間の値をと
る。

一方、シャドウマスク（２）の各部分の曲率Ｋｘ、Ｋｙ
はパネル（１）の内面形状、孔（３）の間隔、および一
般に複数本からなる電子銃（図示せず）の配置間隔など
で決まり、最近のカラー陰極線管にあっては、一般にＫ
ｘ　、Ｋｙともにシャドウマスクの全面にわたって一定
ではなく、Ｋｘ触ＫＶである。

さて、第３図に示したシャドウマスク（２）においては
、前述のようにσ重くσ！であるから、■式により、も
しＫｘ＜Ｋｙであれば、大きいＫｙが等側御率Ｋに大き
く影響し、Ｋを比較的大ならしめることができる。しか
し、もしＫｘ＞Ｋｙであれば、せっかく大きいＫｘが、
σ！がσｙに比して相対的に小さいため、Ｋの値にあま
り影響せず、Ｋは比較的小さいＫＶによって小さい値に
おさえられてしまう。

Ｋ７をＫｘより常に大きくできればよいが、先に述べた
ように、幾何学的曲率の決定に関係した定数は非常に多
く、自由に決定できないのが普通である。とくに最近の
カラー陰極線管にあっては、通常長方形をなすパネルの
長径方向が第３図のＸ方向に大略一致しているが、パネ
ルの蛍光面を設ける部分ができるだけ平担に見えるよう
パネルの内面の曲率を外観的要素によって決定すること
が多く、パネルのＸ方向の端ではパネルのＹ方向の曲率
を著しく小さくすることが試みられている。このため、
パネルの内面どある関係を保っても 決められるシャドウマスクのＹ方向の曲率ＫＶも小さく
せざるを得ない場合が多い（この場合でも、Ｋｘはかな
り大きな値に設定することが可能である）。

したがって、従来のシャドウマスクではＫｘ＞Ｋｙで、
かつσｘくσｙの関係が余儀なくされる結果、平均曲率
にの値が小さなものとなり、このためドーミングの量が
増大して色ずれを生じるという欠点があった。

［発明の概要］ この発明は上記のような従来のものの欠点を解消するた
めになされたもので、Ｋｘ＞Ｋｙである場合にσｙを小
さくして平均曲率にへのＫｘの寄与の度合を大きくする
ことにより、ドーミング量を減少させ、色ずれを抑制し
て画質を改善できるカラー陰極線管用シャドウマスクを
提供することを［）的としている。

［発明の実施例］ 第４図にこの発明によるカラー陰極線管用シャドウマス
ク（２）の実施例を示す。図において、孔（３）の配置
は第３図と同様であるが、シャドウ部（２４）に、孔（
３）の技手方向と直角に、すなわちＸフＪ向に溝状の薄
肉部（２５）が形成されているのが特徴である。薄肉部
（２５）はブリッジ（２３）とシャドウ部（２４）との
接合部からやや離れて設けられており、その幅はもとの
板厚と同程度であり、この部分ではシャドウ部（２０の
板厚がその全幅にわたってもとの板厚のη〜％となるよ
うに薄く作られている。

このような薄肉部（２５）が設けられていると、その曲
げやすさを考えてみればわかるように、明らかにσｙは
薄肉部（２５）のない場合に比べて小さくなっており、
一方、σＸは薄肉部（２５）の幅が十分狭ければほとん
ど変化しない、したがって、もしＫｘ＞Ｋｙである場合
、この薄肉部（２５）を設ければ、■式の関係から等側
御率Ｋを薄肉部（２５）のないときに比べて大きくする
ことができ、これによってドーミングを小さくできる。

一例として、 Ｋ　Ｘ　＝　ｌ　／　１１００ｍｍ　＝　０．０００９
１　ｍｓ−’Ｋ　ｙ＝ｌ　／　１８ＱＯｍｍ＝　０．０
００５８　ｍ＋ｍ−’であるとき、もし薄肉部（２５）
がなければ、σ冨　：σｙ＝３ニアであるとすると、（
り式より。

３　７ エ　０．０００６７ｍｍ’ となる。これに対して、薄肉部（２’ｌ）を設けたため
に、σＸ　：σｙ＝６：４にできたとすると、同じく０
式より、 ６＋４　６＋４ ＝Ｏ，ＯＯ０７７ｍｍ−’ となり、ドーミングが等何曲率に反比例する°ものとす
ると、０．０００１３７１０．０００？？　＝　０　、
８７となり、１３％のドーミング量減少が期待できる。

なお、上記実施例では薄肉部（２５）を溝状に形成して
あり、このことはσ冨を小さくしないためにも、また曲
面のプレス成形を容易にするためにも望ましい。

この発明における薄肉部（２５）の実施態様は第４図の
ものに限るものではない。たとえば薄肉部（２５）の数
は孔（３）に対してもつと多くてもあるいはもつと少な
くてもよいし、すべての孔（３）に薄肉部（２５）が同
じ位置関係で配列されている必要はない、また、薄肉部
（２５）はシャドウマスク（２）の裏側に設けてもよく
１表裏の両方に設けてもよい。

さらに、この発明は、シャドウマスクのＫｘとＫｙとが
異なりさえすれば、円形の孔が等間隔に配置されている
円形孔シャドウマスクにも適用することができる。この
場合、Ｘ軸およびＹ軸をＫＸおよびＫｙがそれぞれ最大
および最小になるように選ぶべきである。また、孔と孔
との間の非孔部は全部シャドウ部とみなすべきである。

［発明の効果］ 以上述べたように、この発明によれば、シャドウマスク
のシャドウ部に薄肉部を設けるというきわめて簡単な手
段により、シャドウマスクのドーミングを減少させるこ
とがで〆、色１れのない良好な画質を実現できるカラー
陰極線管用シャドウマスクを提供することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）はシャドウマスク式カラー陰
極線管におけるドーミング現象を説明するための図、第
２図はシャドウマスクにおける座標系を説明するための
図、第３図は従来のシャドウマスクを示す部分拡大平面
図、第４図はこの発明によるシャドウマスクの実施例を
示す部分拡大斜視図である。 （１）・・・パネル、　（２）・・・シャドウマスク、
（３）・・・孔、（２４）・・・シャドウ部、（２５）
・・・薄肉部。 なお、図中同一符号は、同一または相当部分を示す。 代理人　大岩増雄 第１１１（ａ）　第１図（ｂ） 第２図 ↑

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）パネルの内面に配置され、無数の規則正しい孔が
   シャドウ部を介して配置されて゛いて、パネルに向って
   凸な曲面に成形された部分を有し、上記曲面上の一点に
   法線を立ててこれをＺ軸とし、このＺ軸に垂直でかつ互
   いに直交するＸ軸およびＹ軸を定め、上記曲面をｘ−Ｚ
   平面で切断したとき切口に現われる曲線の曲率をＫｘと
   し、上記曲面をＹ−Ｚ平面で切断したとき切口に現われ
   る曲線の曲率をに１１としたとき、ＫＸ＞Ｋ３Ｆである
   ものにおいて、上記シャドウ部にＸ−Ｚ平面に平行な方
   向に細長い溝状の薄肉部を設けたことを特徴とするカラ
   ー陰極線管用シャドウマスク。
2. （２）孔がＹ方向に細長い形状を有し、ブリッジを介し
   てＹ方向に多数並んで列をなし、かっこの列が互いにシ
   ャドウ部を介して平行に並んでいる特許請求の範囲第１
   項記載のカラー陰極線管用シャドウマスク。