JPS63136444A - シヤドウマスク構体 - 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〕 （産業上の利用分野） 本発明はシャドウマスク構体に係り、特に高大力で使用
されるカラー受像管に組み込み使用した時、色純度再生
特性を良好にすることが可能なシャドウマスク構体に関
するものである。

（従来の技術） 一般にシャドウマスク方式のカラー受像管においては、
電子銃から射出された電子ビームがシャドウマスクの１
個のアパーチャを通過後、このシャドウマスクに対向配
設されたパネル内面に形成された赤、緑および青の３色
に発光する蛍光体層に射突し、これら各蛍光体層を発光
させるようになっている。

従って良好な色再現を行うためにはシャドウマスクの多
数のアパーチＶと、これらアパーチャそれぞれに対応す
る３色の蛍光体層との相対位置関係が所定の整合関係に
あり、アパーチャを通過した電子ビームが所定の蛍光体
層に正確にランディングする必要がある。

しかし、通常電子ビームのシャドウマスク透過率は１５
％〜２０％であり、伯の大部分の電子ビームはシャドウ
マスクに射突し、シャドウマスクを加熱膨張させること
になる。この加熱膨張は、特に明るい画面を得るためカ
ラー受像管の陽極電圧やビーム電流を増加させた時に箸
しく大きくなり、その結果、電子ビームの蛍光体層への
ランディング位置が大きく変動して色純度の劣化を起す
ことになる。

次に通常のシャドウマスク方式のカラー受＠管の一例を
第４図及び第５図により説明する。

即ち、内面に赤、緑および青の３色に発光する帯状また
はドツト状の蛍光体層からなる蛍光面■が被着形成され
てなるパネル■と、この蛍光面■に所定間隔をおいて配
設されたシャドウマスク（３）と、このシャドウマスク
（３）が固定されたマスクフレーム（イ）とからなるシ
ャドウマスク構体■と、このマスクフレーム（へ）をバ
ネルピンに支持するフレーム支持体（６）およびネック
（８）内に設けられた電子銃（９）とから構成されてい
る。

このようなカラー受像管おいて、電子ビーム（イ）の大
部分の射突によってシャドウマスク（３）が加熱される
と、このシャドウマスク■は温度が上昇して膨張し、更
にこの熱がマスクフレーム６）、フレーム支持体０から
パネル０）へと伝わっていくため、各部分で温度差が生
じて部品が変形し、電子ビーム（１１）がアパーチャを
介して蛍光面■上にランディングする位置が所定の位置
から変位するランディング誤差が生じる。

このランディング誤差は時間的に変化し、動作直後や画
面に局部的に明るい部分が生じた場合などでは、シャド
ウマスク（３）は急激に熱膨張する。

しかし、比較的熱容量の大きなマスクフレーム（へ）は
すぐには温度上昇しないのでシャドウマスク（３）は（
３′）の位置、即ち、蛍光面■に向って膨出する。その
結果、同一アパーチャを通過する電子ビームω）は（１
１’）に変位し、ランディング位置も０２）から（１２
’）に変位してランディング誤差を生じる。

更に、カラー受像管を動作させ続けると、充分長い時間
経過後にはマスクフレームに）も熱膨張するので、ラン
ディング位置は上述の動作直後とは逆の変位をするよう
になる。

このランディング位置の変動量は数１０−〜１００−程
度であり、色純度の劣化をひき起す。また、明るい画面
を得ようとしてカラー受像管の陽極電圧の高圧化やビー
ム電流を増加させる程、シャドウマスク■の熱膨張も増
加するのでランディング誤差も大きくなり、色純度の劣
化も著しくなる。

一方、高精細な画像を実現させるためには、シャドウマ
スク（３）のアパーチャ相互間隔を小ざくして絵素数を
増加させる必要がある。このことは蛍光面■に被着形成
されている３色の蛍光体層の間隔や各蛍光体層のランデ
ィング裕度を小さくする。

従って、高精細なカラー受像管はど、より正確なビーム
ランディングを必要とすることになる。

上述したビームランディング誤差を減少させるために従
来から種々の提案がなされている。例えばシャドウマス
クを黒化させたり、黒色コートして放熱を良くし、シャ
ドウマスクの温度上昇を低減させる構造や、シャドウマ
スク側壁部の板厚、長さの調整あるいは孔、切り欠き等
を設けることによって熱容量を小さくして均熱化を計っ
た構造や低熱膨張材を使用する構造などがおる。しかし
、航空機や車載なと明るい外光下で使用し、高輝度を必
要とする用途には、これらの対策では不十分であった。

この問題点を解決する構造として、アール、シー、ロビ
ング−によるア　ハイブライトネス　シャドウマスクカ
ラーＣ，Ｒ，Ｔ　　フォア　コックピットディスプレイ
　ダイジェスト　オブ　ペーパー　オア１９８３．シン
ポジウム　オブ　ソサイティフォア　インフォメーショ
ン　ディスプレイ９．５において改良されたシャドウマ
スク構体を装着したカラー受像管が発表されている。

このカラ４受像管は第６図に示すように張力をかけてマ
スクフレーム（４）に固着された平坦なシャドウマスク
０３）を備えており、このシャドウマスク０３）の熱膨
張を張力緩和によって吸収し、高輝度でも変形のないシ
ャドウマスク構体（１ｐを実現している。このカラー受
像管は従来のドーム状に成形したシャドウマスクを備え
たカラー受像管と比較して箸しくランディング誤差が改
善されたと報告されている。

この種のシャドウマスク構体（１ゆでは、カラー受像管
の製造工程で４００　’Ｃ〜５００℃に加熱される工程
があり、この加熱によりシャドウマスクの張力が大巾に
低下することがある。

このようなシャドウマスクに張力を与えた方式のカラー
受像管は、シャドウマスクへの入力増加に対してシャド
ウマスクの熱膨張による張力緩和とマスクフレームの応
力とのバランスで成り立っている。そのためシャドウマ
スクの熱膨張が大きくなり、ゆるみを生じたときはビー
ムランディングが大巾にずれることになる。

シャドウマスク方式のカラー受像管としてのビームラン
ディングの許容誤差は設計時に決っており、この範囲内
で且つシャドウマスクに張力がかかっている条件が必要
となる。

この種のシャドウマスク方式カラー受像管を動作させた
場合、動作直後の電子ビームの衝突による。シャドウマ
スクの熱膨張はシャドウマスクの張力緩和により吸収さ
れる為、ランディング誤差は生じないが、長時間連続動
作させると、マスクフレームの熱膨張によるランディン
グ誤差が生じ、このランディング誤差は高入力で使用さ
れる程大きくなる。

（発明が解決しようとする問題点） 高入力で使用される高精細なシャドウマスク方式カラー
受像管では、その動作直後にはシャドウマスクの熱膨張
によりランディング誤差が生じ色純度が劣化する。更に
カラー受像管を動作させ続けると、今度はマスクフレー
ムの熱膨張によるランディング誤差も生じる。

カラー受像管の動作直後のランディング誤差を低減する
為にはシャドウマスクに張力を印加した方式のシャドウ
マスク構体とすれば良いが、この方式によっても長時間
動作時のランディング誤差を低減することができないと
いう問題点がある。

本発明はこの問題点を解決し、高入力で使用される高精
ｍｌなシャドウマスク方式カラー受像管に　　　　　　
−おいても、その動作直後から長時間に至る動作中のラ
ンディング誤差を低減させることができるシャドウマス
ク構体を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） シャドウマスクとこのシャドウマスクを支持するマスク
フレームとを主構成とするシャドウマスク構体において
、マスクフレームを低熱膨張の金属材料とし、３０°〜
３００℃までの平均熱膨脹係数が４５Ｘ　１０−７　／
’Ｃ以下であり、かつ３０°〜４５０℃までの平均熱膨
脹係数が７５Ｘ　１０−７　／”Ｃ以下である材料で形
成した。

（作　用）　　　′ 張力を印加したシャドウマスクではカラー受像管動作直
後のシャドウマスクの熱膨張はシャドウマスクの張力緩
和により吸収されるため、ランディング誤差が低減され
る。この効果を得るためにはカラー受像管の製造工程に
おける熱処理工程後にシャドウマスクに所定の張力が印
加されていることが必要であり、熱処理によるシャドウ
マスクの張力低下を抑えなければならない。この熱処理
による張力低下の要因はシャドウマスクの高温時におけ
る耐力が室温の耐力に対して低下していることによるも
のと考えられる。従って高温時のシャドウマスクの張力
が耐力より小ざくなる様に、マスクフレームの材料とし
ては高温時にシャドウマスクより熱膨張が小さく、耐力
の低下分に見合う張力緩和作用が働く材料、即ち、３０
°〜３００℃までの平均熱膨脹係数が４５Ｘ　１０−７
　／’Ｃ以下であり、かつ３０°〜４５０　’Ｃまでの
平均熱膨脹係数が７５ｘ１０−７／℃以下の材料を使用
することにより最良の結果が得られた。

次にカラー受像管を長時間動作させて場合のランディン
グ誤差はマスクフレームの低温時の熱膨張係数が小さい
ため少なくなる。高精細度管のランディングの余裕誤差
は約２０〜３０−であるがマスクフレームに３０〜３０
０　’Ｃの熱膨張係数が４５ｘ１０−７／℃以下の材料
を使用すれば、例えば６″×６“のカラー受像管におい
ては、４５Ｗの入力まで使用可能となる。

（実施例） 第１図により本発明のシャドウマスク構体の−実施例を
説明する。

即ち、マスクフレーム（２３）の一方の側にはシャドウ
マスク０が張力を印加した状態で溶接されてシャドウマ
スク溝体を構成し、マスクフレーム（２３）の他方の側
にはフレーム支持体（２５）の一端部が固定され、他端
部近傍に設けられたピン孔（２６）によってカラー受像
管のパネルピンに固定されるようになっている。

そして、シャドウマスクＣノにかかる張力とマスクフレ
ーム（２３）、フレーム支持体（２５）がそれぞれ低熱
膨張材料の組み合せにより構成されていることを特徴と
している。

更に詳細に説明すると、シャドウマスク（２）には板厚
５０−のアンバーを使用し、マスクフレーム（２３）に
は板厚１．２Ｍの４２％のＮｉを含むＮｉ。

Ｆｅ合金で特に熱膨張が低く、例えば平均熱膨脹係数が
３０°〜３００　’Ｃまでが４５Ｘ　１０−７　／°Ｃ
以下でおり、３０°〜４５０℃までが７５Ｘ　１０−７
　／’Ｃ以下である金属材料（極低熱膨張金属〉を使用
してシャドウマスク構体を組立てた。このようなシャド
ウマスク構体を４５０’Ｃで加熱してシャドウマスクの
張力を測定したところ熱処理の前後での張力の低下量は
１０％であった。これはマスクフレーム（２３）の材料
をアンバーとした場合には約５０％でめったのと比較し
て、シャドウマスク（２）に残存する張力が大巾に高い
ことが判った。そしてこのシャドウマスク構体を組み込
んだカラー受像管は従来のドーム状に成形したシャドウ
マスクを具えたカラー受像管と比較して高輝度とするた
めの蛍光面電力入力を１０倍増加した場合も同程度のラ
ンディング誤差であることがわかった。

この熱処理前後にあける張力の低下辺が１０％であった
ことについては本実施例の（極低熱膨張金属）アンバー
との熱膨張特性の差による張力緩和が起り、シャドウマ
スクＱノの張力の低下が１０％になったものと考えられ
る。

この熱膨張特性は第２図に示すように横軸に温度、縦軸
に至温からの各温度にあける伸び（Δρ／ｆｌ＞を取る
とＦｅが（３１）に示すように直線であるのに対し、Ｆ
ｅ−Ｎｉ合金でおるアンバー極低熱膨張金属はそれぞれ
（３２）、　（３３）に示すように屈曲点があり、この
屈曲点より低温側が低い膨張係数を示し、高温側が高い
膨張係数となっている。

第２図によると４５０　’Ｃのアンバーの伸びは約３５
ＸＩＯ−４であるのに対し、極低熱膨張金属は約２８ｘ
１０−４であり、この両者の差によりシャドウマスクの
張力が緩和され、熱処理による張力の低下が抑えられた
と考えられる。

次に、カラー受像管の動作時における作用について述べ
る。

即ち、第３図において、シャドウマスクＱ２１はマスク
フレーム（２３）が破線（２３’）で示すように内側に
湾曲した状態でつり合いがとれている。このため、シャ
ドウマスク（２０が熱膨張すると、図中矢印（２９）で
示すように移動し、シャドウマスク１１２ノの張力が緩
和する。この熱変形は温度上昇による変化で必り、温度
上昇時間で考えるとき、シャドウマスク＠及びマスクフ
レーム（２３）の熱容量に比例して起る。即ち、シャド
ウマスク（２カの熱容量は小さく、矢印（２９）の変化
は短時間で起る。一方、マスクフレーム（２３）は熱容
量が大きいので温度上昇はシャドウマスク（２）に比べ
て長時間かかり、数１０倍以上の時間となる。従って高
輝度入力が短時間に起る場合はシャドウマスク■の張力
が緩和する現象となり、長時間印加されるときはマスク
フレーム（２３）の熱膨張が起る。この場合、シャドウ
マスク（２２）の張力とつり合っていた応力関係でマス
クフレーム（２３）の応力が増すことによりシャドウマ
スク■の張力が熱膨張により、ゆるみを生じる入力限界
が増加する作用を生じることになる。即ち、実施例の場
合、極低熱膨張金属からなるマスクフレーム（２３）の
熱膨張によりアンバーからなるシャドウマスク＠に張力
を与えるように作用する。これは両者の熱膨張曲線が低
温側でアンバーより極低熱膨張金属の方が熱膨張が大き
いことによる。

マスクフレームの熱膨張によるランディング誤差はマス
クフレームの熱膨張係数が小ざい程低減される。通常知
られている４２７０イといわれるものの３０°〜３００
℃の熱膨張係数の規格は４０〜５０ｘｘ　１０−７　／
°Ｃ，４５〜６５Ｘ１０−７　／’Ｃ等種々あり、最大
と最小では２５Ｘ　１０−７　／’Ｃの差がおり、これ
により高入力で使用されるカラー受像管では２０１席以
上のランディング誤差の差が生じる。

従来の低〜中入力のカラー受像管では、マスクフレーム
の温度上昇は低く、この程度の熱膨張係数の差は問題と
ならなかった。ところが、高入力で使用される高精細度
カラー受像管では、その設計上ランディングの許容誤差
を越えてしまう。

従って本発明の効果を充分に得るためには３０°〜３０
０　’Ｃの熱膨張係数が４５Ｘ　１０−７　／’Ｃ以下
、かつ３０°〜４５０℃の熱膨張係数が７５Ｘ　１０−
７　／’Ｃ以下の材料でマスクフレームを形成したもの
でなければならない。

以上の説明はシャドウマスクにアンバー、またマスクフ
レームに極低熱膨張金属を使用した場合であったが、他
の組み合わせであっても良いし、マスクフレームの材料
を限定するものでもない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば航空機搭載などの明るい外
光下で極めて高入力条件で使用される高精細度カラー受
像管に組み込み使用しても、カラー受像管の動作直後か
ら長時間にわたりビームランディング誤差が少なく、色
純度の良好なカラー受像管を実現し得るシャドウマスク
構体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシャドウマスク構体の一実施例を示す
斜視図、第２図はＦｅ、アンバー、極低熱膨張金属の熱
膨張曲線図、第３図は第１図のシャドウマスク構体の加
熱時の変形を示す説明図、第４図は従来のシャドウマス
ク構体を装着したカラー受像管を示す断面図、第５図は
ビームランディング状態を示す説明図、第６図は従来の
他のシャドウマスク構体を装着したカラー受像管の要部
断面図である。 ３．２２・・・シャドウマスク ４．２３・・・マスクフレーム ６．２５・・・フレーム支持体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シャドウマスクとこのシャドウマスクを支持する
   マスクフレームとを主構成とするシャドウマスク構体に
   おいて、前記マスクフレームに使用する金属材料が、３
   ０°〜３００℃までの平均熱膨脹係数が４５×１０＾−
   ＾７／℃以下であり、かつ３０°〜４５０℃までの平均
   熱膨脹係数が７５×１０＾−＾７／℃以下である材料を
   使用してなることを特徴とするシャドウマスク構体。
2. （２）シャドウマスクに使用する金属材料が３０°〜４
   ５０℃までの平均熱膨脹係数が８０×１０＾−＾７／℃
   以上である材料を使用してなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のシャドウマスク構体。