JP2001076641A - シャドウマスク構体およびカラーブラウン管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーブラウン管製造工程中の熱履歴により
マスク支持体１０２中央付近でシャドウマスク１０１に
たるみができ、またマスク支持体１０２端付近ではシャ
ドウマスク１０１にたるみができるとともにマスク支持
体１０２にハの字形のねじれが残る不具合を解決する。 【解決手段】 シャドウマスク１０１およびマスク支持
体１０２が塑性変形をする応力よりも小さな応力におい
て前記マスクフレーム１０３の短辺１０３Ｓが弾性変形
することにより、前記シャドウマスク１０１および前記
マスク支持体１０２の塑性変形が防止される。

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型カ
ラーブラウン管、特にシャドウマスクが一方向に張力印
加された構造のシャドウマスク型カラーブラウン管に関
する。

【０００２】

【従来の技術】広く普及しているシャドウマスク型カラ
ーブラウン管においては、シャドウマスクの形状が球面
の一部（以後球面と略称）を成しており、それに対応し
て画面形状も球面とするのが通例であった。しかし最近
は画面をより見易くするため画面形状を平面ないし円筒
面の一部（以後円筒面と略称）とするようなカラーブラ
ウン管が増加している。

【０００３】この場合シャドウマスクも画面形状に対応
して平面ないし円筒面とする必要がある。ところが周知
の通りシャドウマスクは極く薄い金属板で、しかも無数
の電子ビーム通過孔があるため剛性が極めて低く、平面
ないし円筒面では自立して形状を保持することができな
い。そのため平面シャドウマスクはマスクフレームから
一方向または二方向の、また円筒面シャドウマスクはマ
スクフレームから一方向の張力を印加して形状を保持さ
せている。

【０００４】カラーブラウン管の使用時には電子ビーム
の相当部分がシャドウマスクに衝突するためシャドウマ
スクの温度が１００℃近くまで上昇する。それによりシ
ャドウマスクが部分的に膨張して電子ビーム通過孔の位
置がずれると色純度が低下する。この現象をドーミング
と称する。ドーミングはシャドウマスクの熱膨張率に大
きく影響を受け、熱膨張率が小さいほどドーミングは小
さい。したがってドーミングを避ける最も容易な方法は
シャドウマスクを熱膨張率の小さい材料、例えばインバ
ー（３６％ニッケル−鉄合金）製とすることである。
（インバーの熱膨張率は常温で約１．２ｐｐｍ／Ｋ）

【０００５】一方マスクフレームは機械的特性と価格の
バランスから通常鉄またはステンレス製である。鉄、ス
テンレスの熱膨張率は常温で約１２〜１５ｐｐｍ／Ｋと
インバーのほぼ１０倍である。先に述べたように張力が
印加されるようにシャドウマスクはマスクフレームに取
り付けられている。このため特にカラーブラウン管の製
造工程で最高約５００℃に加熱されたときにシャドウマ
スクとマスクフレームの熱膨張量の差が大きくシャドウ
マスクに塑性変形が残るという問題が生じる。（マスク
フレームをもインバー製とすれば熱膨張率の問題は解決
するものの、別に機械的特性、価格の問題が生じる。）

【０００６】上記の問題を解決するため発明者らは先に
おこなった発明（特願平１１−０６６７８０号）にて、
シャドウマスクをマスクフレームに直接取り付けない
で、シャドウマスクと同等の熱膨張率を有するマスク支
持体にシャドウマスクを溶接固定し、マスクフレームと
マスク支持体の熱膨張率差の影響をなくすためマスク支
持体の中央部のみをマスクフレームに固着させる構成の
シャドウマスク構体を提供した。

【０００７】その一実施例のシャドウマスク構体７００
の斜視図を図７に示す。図７において、ほぼ長方形のイ
ンバー製シャドウマスク７０１（図を見やすくするため
外周のみを二点鎖線で示す）はその長辺を一対のインバ
ー製マスク支持体７０２に張力を印加されて溶接固定さ
れ、マスク支持体７０２はほぼ長方形額縁形のステンレ
ス製マスクフレーム７０３の相対する長辺にその中央付
近の固定部７０４のみが溶接固定されている。

【０００８】次に前記シャドウマスク構体７００の問題
点を説明する。

【０００９】図８は従来のシャドウマスク構体７００に
おいてシャドウマスク７０１をマスク支持体７０２に溶
接するときの状態を図７のＡ方向から見た側面図であ
る。常温でマスク支持体７０２の左右両側から加圧力Ｆ
を印加し、マスクフレーム７０３を内側に弾性変形させ
て保持し、その状態でシャドウマスク７０１をマスク支
持体７０２の上端面に溶接固定する。

【００１０】シャドウマスク７０１の溶接完了後加圧力
Ｆを取り去るとマスクフレーム７０３は元の形状に戻
り、図９に示すようにシャドウマスク７０１は張力を印
加されてたるみなく張られた状態となる。

【００１１】その後カラーブラウン管の製造工程中にシ
ャドウマスク構体７００が約５００℃に加熱されること
は避けられない。その加熱時のシャドウマスク構体７０
０の状態を図１０のＸ−Ｘ’断面図、Ｙ−Ｙ’断面図に
示す。ここでＸ−Ｘ’、Ｙ−Ｙ’の位置は図７に示すよ
うにそれぞれマスク支持体７０２の中央付近（固定部７
０４付近）および端付近である。

【００１２】図１０、Ｘ−Ｘ’断面図に示すようにマス
ク支持体７０２の中央付近においてはマスク支持体７０
２がマスクフレーム７０３に固定されているため断面形
状は常温のときと変わらず単に断面全体が相似的に拡大
したものとなる。但しその拡大率はマスクフレーム７０
３の熱膨張率に支配されるため、シャドウマスク７０１
は過大な張力により引き伸ばされ部分的に塑性変形を起
こす。

【００１３】一方マスク支持体７０２の端付近において
は図１０、Ｙ−Ｙ’断面図に示すようにマスク支持体７
０２はマスクフレーム７０３に固定されていないため、
マスクフレーム７０３に比べて熱膨張の少ないシャドウ
マスク７０１に引っ張られて、図示のようにハの字形に
変形する。この場合シャドウマスク７０１にはその反作
用の力が加わるため結果的にはシャドウマスク７０１、
マスク支持体７０２の両者に塑性変形が生じる。

【００１４】上記の影響により加熱後に常温に戻ったと
き、マスク支持体７０２中央付近では図１１、Ｘ−Ｘ’
断面図に示すようにシャドウマスク７０１にたるみがで
きる。またマスク支持体７０２端付近では図１１、Ｙ−
Ｙ’断面図に示すようにシャドウマスク７０１にたるみ
ができるとともにマスク支持体７０２にハの字形のねじ
れが残る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】発明者らの特願平１１
−０６６７８０号の発明、すなわち、シャドウマスクを
マスクフレームに直接取り付けないで、シャドウマスク
と同等の熱膨張率を有するマスク支持体にシャドウマス
クを溶接固定し、マスクフレームとマスク支持体の熱膨
張率差の影響をなくすためマスク支持体の中央部のみを
マスクフレームに固着させたシャドウマスク構体の実用
性をさらに高くするため、カラーブラウン管製造工程中
の熱履歴によりマスク支持体中央付近でシャドウマスク
にたるみができ、マスク支持体端付近でシャドウマスク
にたるみができるとともにマスク支持体にハの字形のね
じれが残るという不具合を解決するのが本発明の目的で
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の第１の発明は、ほぼ長方形額縁形状
のマスクフレームと、前記マスクフレームの一対の長辺
にその中央部のみが固定された一対のマスク支持体と、
前記マスク支持体にその一対の長辺を張力印加されて固
定されたほぼ長方形のシャドウマスクとからなるシャド
ウマスク構体において、前記シャドウマスクおよび前記
マスク支持体が塑性変形をする応力よりも小さな応力に
おいて前記マスクフレームの短辺が弾性変形することに
より、前記シャドウマスクおよび前記マスク支持体の塑
性変形が防止されることを特徴とする。

【００１７】また請求項２記載の第２の発明は、前記シ
ャドウマスクおよび前記マスク支持体の熱膨張率がほぼ
等しく、常温で２ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とす
る。

【００１８】また請求項３記載の第３の発明は、前記シ
ャドウマスクおよび前記マスク支持体の材質がインバー
（ニッケル３６％−鉄合金）であり、前記マスクフレー
ムの材質が鉄、ステンレス、クロムモリブデン鋼または
前記材料の組み合わせであることを特徴とする。

【００１９】また請求項４記載の第４の発明は、前記シ
ャドウマスクの形状が円筒面であることを特徴とする。

【００２０】また請求項５記載の第５の発明は、前記シ
ャドウマスクの形状が平面であることを特徴とする。

【００２１】そして請求項６記載の第６の発明は、請求
項１ないし５記載のシャドウマスク構体を備えたカラー
ブラウン管である。

【００２２】

【作用効果】シャドウマスク構体がカラーブラウン管製
造工程中に約５００℃に加熱されることは避けられな
く、このときシャドウマスクとマスク支持体の熱膨張量
に対して、マスクフレームの熱膨張量がはるかに大き
い。従来はマスクフレームの剛性がシャドウマスクおよ
びマスク支持体の剛性に勝っていたたため両者の熱膨張
量の差によりシャドウマスクが過大な力で引き伸ばされ
て部分的に塑性変形を起こすと共にマスク支持体の非固
定部がシャドウマスクに引っ張られてハの字形に変形す
る不具合があった。

【００２３】しかし本発明においてはシャドウマスクと
マスク支持体が塑性変形を起こすような過大な力で引っ
張られる以前にマスクフレームの短辺が弾性変形をし
て、そこで熱膨張量の差が吸収され、その結果シャドウ
マスクとマスク支持体の塑性変形が避けられる。そのた
め加熱後常温に戻ったとき、シャドウマスクとマスク支
持体に従来のようなたるみ、ねじれが発生することがな
い。またマスクフレームも弾性変形が元に戻るため所定
の形状を保持している。

【００２４】またシャドウマスクとマスク支持体の熱膨
張率がほぼ等しく、常温で２ｐｐｍ／Ｋ以下であるため
ドーミングが容易に避けられ色純度の低下が防止でき
る。

【００２５】またシャドウマスクとマスク支持体をイン
バー製とすることで、シャドウマスクとマスク支持体の
熱膨張率を常温で約１．２ｐｐｍ／Ｋと低くできるので
ドーミングが実用上問題なくなる。さらにマスクフレー
ムを鉄製、ステンレス製、クロムモリブデン鋼製または
前記材料の組み合わせとすることでマスクフレームの機
械的特性、価格が好適となる。

【００２６】また、シャドウマスクを円筒面ないし平面
とすることでシャドウマスク構体は画面が円筒面ないし
平面のカラーブラウン管に好適なものとなる。

【００２７】そして本発明のシャドウマスク構体を備え
ることにより、カラーブラウン管製造工程中にてシャド
ウマスク、マスク支持体、マスクフレームの塑性変形に
起因するシャドウマスクのたるみの発生しない、高品質
でばらつきのない円筒面ないし平面のカラーブラウン管
が実現される。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
シャドウマスク構体の実施の形態を説明する。図１は本
発明の第一実施例のシャドウマスク構体の斜視図であ
る。図１に示すように、ほぼ長方形のシャドウマスク１
０１（図を見やすくするために外周のみ二点鎖線で示
す）が一対のマスク支持体１０２の上端面にその長辺を
張力を印加されて溶接固定され、一対のマスク支持体１
０２はほぼ長方形額縁形状のマスクフレーム１０３の一
対の長辺１０３Ｌにその中央付近の固定部１０４が溶接
固定されている。本発明の特徴はシャドウマスク１０
１、マスク支持体１０２が塑性変形する応力よりも小さ
な応力においてマスクフレーム１０３の一対の短辺１０
３Ｓが弾性変形することである。これにより以下に説明
するようにシャドウマスク１０１、マスク支持体１０２
の塑性変形が防止される。

【００２９】図２は本発明の第一実施例のシャドウマス
ク構体１００においてシャドウマスク１０１をマスク支
持体１０２に溶接するときの状態を図１のＡ方向から見
た側面図である。常温でマスク支持体１０２の左右両側
から加圧力Ｆを印加し、マスクフレーム１０３を内側に
弾性変形させて保持し、その状態でシャドウマスク１０
１をマスク支持体１０２の上端面に溶接固定する。この
ときマスクフレーム１０３の短辺１０３Ｓは変形しない
ように治具（図示せず）で固定される。

【００３０】シャドウマスク１０１の溶接完了後加圧力
Ｆを取り去るとマスクフレーム１０３は元の形状に戻
り、図３に示すようにシャドウマスク１０１は張力を印
加されてたるみなく張られた状態となる。

【００３１】その後カラーブラウン管の製造工程中にシ
ャドウマスク構体１００が約５００℃に加熱される。そ
の加熱時のシャドウマスク構体１００の状態を図４のＸ
−Ｘ’断面図、Ｙ−Ｙ’断面図に示す。ここでＸ−
Ｘ’、Ｙ−Ｙ’の位置は図１に示すようにそれぞれマス
ク支持体１０２の中央付近（固定部１０４付近）および
端付近である。

【００３２】マスク支持体１０２の中央付近および端付
近のいずれにおいてもシャドウマスク１０１、マスク支
持体１０２にくらべマスクフレーム１０３は熱膨張量が
大きいが、本発明の特徴として図４、Ｘ−Ｘ’断面図、
Ｙ−Ｙ’断面図に示すようにシャドウマスク１０１、マ
スク支持体１０２が塑性変形するよりも小さな応力によ
りマスクフレーム１０３が弾性変形して、シャドウマス
ク１０１とマスクフレーム１０３との熱膨張量の差をマ
スクフレーム１０３の弾性変形であるたわみにより吸収
する。したがってシャドウマスク１０１、マスク支持体
１０２には塑性変形が生じることはなく、マスク支持体
１０２の端付近においてもマスク支持体１０２がねじれ
を生じることが無い。

【００３３】この結果、加熱後に常温に戻ったときマス
ク支持体１０２中央部では図５、Ｘ−Ｘ’断面図に示す
ように、また、マスク支持体１０２端部では図５、Ｙ−
Ｙ’断面図に示すようにシャドウマスク１０１、マスク
支持体１０２にたるみ、ねじれなどが残ることが避けら
れ、加熱前と変わらない断面形状が得られる。また、マ
スクフレーム１０３の加熱中の変形は弾性変形であった
ため加熱後は加熱前と同じ形状に戻る。

【００３４】図６に本発明の第二実施例のシャドウマス
ク構体２００の斜視図を示す。図６において２０１はシ
ャドウマスク、２０２はマスク支持体、２０３はマスク
フレーム、２０４はマスク支持体２０２の中央付近にあ
るマスクフレーム２０３への固定部である。この第二実
施例の第一実施例との違いは、第一実施例のシャドウマ
スク構体１００においてはシャドウマスク１０１が円筒
形であったが、第二実施例のシャドウマスク構体２００
においてはシャドウマスク２０１が平面であることであ
る。

【００３５】カラーブラウン管製造工程における５００
℃程度の加熱において、シャドウマスク２０１、マスク
支持体２０２が塑性変形するよりも小さな応力によりマ
スクフレーム２０３が弾性変形して、シャドウマスク２
０１とマスクフレーム２０３との熱膨張量の差をマスク
フレーム２０３のたわみで吸収し、加熱後にはシャドウ
マスク２０１、マスク支持体２０２、マスクフレーム２
０３のいずれにも塑性変形が残らないというメカニズム
は、第一実施例のシャドウマスク構体１００と同様であ
るため詳細な説明は省略する。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカラーブ
ラウン管用シャドウマスク構体を備えることにより、カ
ラーブラウン管製造工程中にてシャドウマスク、マスク
支持体、マスクフレームの塑性変形に起因するシャドウ
マスクのたるみの発生しない高品質でばらつきのない円
筒面ないし平面のカラーブラウン管が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施例のシャドウマスク構体の
斜視図

【図２】 本発明の第一実施例のシャドウマスク構体の
シャドウマスク溶接時の側面図

【図３】 本発明の第一実施例のシャドウマスク構体の
シャドウマスク溶接完了後の側面図

【図４】 本発明の第一実施例のシャドウマスク構体の
加熱時の断面図

【図５】 本発明の第一実施例のシャドウマスク構体の
加熱後の断面図

【図６】 本発明の第二実施例のシャドウマスク構体の
斜視図

【図７】 従来のシャドウマスク構体の斜視図

【図８】 従来のシャドウマスク構体のシャドウマスク
溶接時の側面図

【図９】 従来のシャドウマスク構体のシャドウマスク
溶接完了後の側面図

【図１０】 従来のシャドウマスク構体の加熱時の断面
図

【図１１】 従来のシャドウマスク構体の加熱後の断面
図

【符号の説明】

１００ シャドウマスク構体 １０１ シャドウマスク １０２ マスク支持体 １０３ マスクフレーム １０３Ｌ マスクフレーム長辺 １０３Ｓ マスクフレーム短辺 １０４ 固定部 ２００ シャドウマスク構体 ２０１ シャドウマスク ２０２ マスク支持体 ２０３ マスクフレーム ２０４ 固定部 ７００ シャドウマスク構体 ７０１ シャドウマスク ７０２ マスク支持体 ７０３ マスクフレーム ７０４ 固定部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ほぼ長方形額縁形状のマスクフレームと、 前記マスクフレームの一対の長辺にその中央部のみが固
   定された一対のマスク支持体と、 前記マスク支持体にその一対の長辺を張力印加されて固
   定されたほぼ長方形のシャドウマスクとからなるシャド
   ウマスク構体において、 前記シャドウマスクおよび前記マスク支持体が塑性変形
   をする応力よりも小さな応力において前記マスクフレー
   ムの短辺が弾性変形することにより、前記シャドウマス
   クおよび前記マスク支持体の塑性変形が防止されること
   を特徴とするシャドウマスク構体。
2. 【請求項２】請求項１記載のシャドウマスク構体におい
   て、 前記シャドウマスクおよび前記マスク支持体の熱膨張率
   がほぼ等しく、常温で２ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特
   徴とするシャドウマスク構体。
3. 【請求項３】請求項１記載のシャドウマスク構体におい
   て、 前記シャドウマスクおよび前記マスク支持体の材質がイ
   ンバー（ニッケル３６％−鉄合金）であり、 前記マスクフレームの材質が鉄、ステンレス、クロムモ
   リブデン鋼または前記材料の組み合わせであることを特
   徴とするシャドウマスク構体。
4. 【請求項４】請求項１記載のシャドウマスク構体におい
   て、 前記シャドウマスクの形状が円筒面の一部であることを
   特徴とするシャドウマスク構体。
5. 【請求項５】請求項１記載のシャドウマスク構体におい
   て、 前記シャドウマスクの形状が平面であることを特徴とす
   るシャドウマスク構体。
6. 【請求項６】請求項１ないし５記載のシャドウマスク構
   体を備えたカラーブラウン管。