JPH0536359A - カラー受像管用シヤドウマスクおよびその製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】極薄のシャドウマスクの板材厚、及び曲率半径
が大きいフラットタイプのシャドウマスクの剛性を向上
させる。 【構成】シャドウマスク曲面の周辺領域３の曲率を有効
領域１の曲率よりも大とし、シャドウマスク正面壁を二
つの曲面仕様で構成する。 【効果】周辺領域の曲率を大きくしたことにより、全体
としての曲率を小さく保ちながらシャドウマスクの剛性
が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー受像管用シャド
ウマスクに係り、特に剛性を高めて製作精度を向上する
と共に動作中の温度上昇に起因する，所謂ドーミング現
象を低減したカラー受像管用シャドウマスクおよびその
製作方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー受像管用シャドウマスク（以下、
単にシャドウマスクと言う）は、シャドウマスク型カラ
ー受像管に特有の色選別電極であり、例えば赤，緑，青
の各蛍光体に対応する電子ビームを正しくランディング
させる機能を有するものである。

【０００３】図７は従来のシャドウマスクを説明する
（Ａ）正面図、（Ｂ）短軸方向から見た側面図、（Ｃ）
長軸方向から見た側面図、図８は図７のＸ−Ｘ軸に沿っ
て切断した拡大断面図である。同図に示すように、この
種のシャドウマスクは、一様な曲率Ｒ₀を有する曲面部
である正面壁１１と、この正面壁１１を取り囲むように
ほぼ直角に折り曲げられた側面壁２とからなる深皿形状
となっている。正面壁１１の全曲面領域ａは上記一様の
曲率Ｒ₀ で側面壁２に接続し、この正面壁１１の全曲面
領域ａ内に実際に有効電子ビームが通過する電子ビーム
通過孔を有する有効領域ｂがある。そして、正面壁の形
状は、普通は長軸Ｘ−Ｘと短軸Ｙ−Ｙをもつ矩形状であ
る。なお、このシャドウマスクを受像管内に実装する際
には、図示しないサポートフレームに固定されて、スプ
リング手段を介して受像管のフェースパネル壁に懸架さ
れる。

【０００４】シャドウマスクの正面壁１１の曲面は、一
般的には、該シャドウマスクの曲面部中心Ｃ（正面壁中
心）を原点にとり、長軸Ｘ−Ｘ軸方向位置をｘ、短軸Ｙ
−Ｙ軸方向位置をｙ、Ｘ軸とＹ軸に垂直なＺ−Ｚ軸方向
の位置をｚとすると、ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）なる多項式で表
わされる。上記シャドウマスクの正面壁の曲率を小さく
して（すなわち、曲率半径を大きくして）、全体をフラ
ット化した場合のドーミング現象を解消するために、例
えば特開昭５９−１６３７３７号公報に開示されている
ように、長軸に沿う曲率ををその中心部よりも側辺部で
大きくしたものが知られている。

【０００５】ところで、このシャドウマスクは、曲面部
の有効領域ｂをもつ平板状の素材板をプレス加工によっ
て曲面に成形する。シャドウマスク素材板の板厚は、
０．１〜０．３ｍｍ程度と薄い例えば鉄−ニッケル系板
材であり、これに対してシャドウマスク曲面部の曲率半
径は約６００〜１，５００Ｒ程度と大きく、かつ曲面部
の面積が広いため、プレス成形後のシャドウマスクには
スプリングバックが生じる。

【０００６】従って、シャドウマスクのプレス成形にお
いては、シャドウマスク曲面にスプリングバック率を見
込んだプレス成形型が用いられる（特開昭５６−１７３
９号公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】最近のカラー受像機の
大型化傾向に対応して、そのカラー受像管のフェースパ
ネルのフラット化が進み、それに応じて、上記したよう
に、シャドウマスクの正面壁の曲面の曲率半径を大きく
して、該曲面を平面に近づける傾向にある。しかし、曲
率半径の大きいシャドウマスクは、曲面のプレス成形に
おいて、十分な加工度を得られないことや、平面に近い
曲面形状であることからシャドウマスク構体としての剛
性が低くなってしまうという問題がある。

【０００８】また、シャドウマスク材料の原価低減とし
て板厚をできるだけ薄くする試みが行われているが、板
材の厚みを薄くした極薄のシャドウマスクは、上記と同
様に剛性が低いという問題がある。さらに、大きな曲率
半径のシャドウマスクや、薄い板材のシャドウマスクで
は、カラー受像管の動作中の温度上昇によって生じるド
ーミングが激しく、再生画像に色ズレを招くという問題
がある。

【０００９】このように、曲率半径が大きく、板材の厚
みが薄いシャドウマスクにおいては、カラー受像管の動
的性能劣化や、製造過程での不良増加を招くことが多
い。長軸に沿う曲率をその中心部よりも側辺部で大きく
した前記特開昭５９−１６３７３７号公報に開示された
シャドウマスクは、曲面形状を互いに垂直な軸を有する
２つの滑らかな円筒状の表面で形成し、それら２つの円
筒状表面がフェースパネル中心部で接するようにした曲
面をもつフェースパネルに対して、その長軸に沿う曲率
が中央部におけるよりも周辺部において大としたもので
あり、その曲率の設定のための根拠については考慮され
ておらず、また短軸を含めた正面壁全体の曲面設定につ
いては言及されていない。

【００１０】本発明の目的は、正面壁全体の曲面形状を
その長軸および短軸の両軸方向について最適化して、極
薄のシャドウマスク及び曲率半径の大きいシャドウマス
クにおいても剛性が十分に高く、かつドーミング現象の
発生が少ない構造を有するシャドウマスクおよびその製
作方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、シャドウマスクの正面壁の長軸および短
軸の両方向について、所定の３次元式を用いてその周辺
領域の曲率を有効領域の曲率よりも大きくすることによ
り達成される。すなわち、本発明は、有効領域とこの有
効領域を取り囲む周辺領域とからなる正面壁を持つカラ
ー受像管用シャドウマスクにおいて、前記正面壁の長軸
Ｘ−Ｘおよび短軸Ｙ−Ｙの両方向における前記有効領域
の曲率をＲ₁ とし、前記周辺領域の曲率をＲ₂ としたと
き、Ｒ₁ ＜Ｒ₂ に設定したことを特徴とし、また前記有
効領域と前記周辺領域との境界に前記正面壁の曲面と交
叉するビードを形成したことを特徴とする。

【００１２】さらに、本発明によるシャドウマスクの製
作方法が、前記周辺領域における前記有効領域の曲率と
同一曲面に設定したメッシュの交点からなる点群につい
て、前記有効領域の曲面よりも曲率が大きくなるような
補正量を付加した他の点群をとり、これらの点群につい
て曲線近似して得た曲面を形成することにより、周辺部
曲率を有効領域の曲率より大きくしたことを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】有効領域を囲む周辺領域の曲率を有効面の曲率
に対して大きくすることにより、シャドウマスクの曲面
成形において、十分な張力を得ることができるため、曲
面全体に張りが出る。また、シャドウマスク曲面の平均
曲率を小さいままとしてシャドウマスク構体としての剛
性を強化でき、強度向上が図れ、カラー受像管の動作中
の温度上昇におけるドーミングの発生を低減でき、薄い
板材を用いて軽量かつ強度の高いフラットなシャドウマ
スクを得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。図１は本発明によるシャドウマスクの一
実施例の構成を説明する（Ａ）正面図、（Ｂ）Ｘ−Ｘ軸
方向断面図、（Ｃ）Ｙ−Ｙ軸方向断面図である。同図に
おいて、１は有効領域（ａ）、２は側面壁、３は周辺領
域（ｂ）、４は有効領域と周辺領域との境界、Ｒ₁ は有
効領域の曲率、Ｒ₂ は周辺領域の曲率を示す。

【００１５】同図に示したように、本実施例では、有効
領域の曲率Ｒ₁ より周辺領域の曲率Ｒ₂ を大きく（Ｒ₁
＜Ｒ₂ ）することにより、シャドウマスク全体としての
剛性を高くしてある。有効領域１の曲面は球面、あるい
は円筒面であってもよいが、本実施例では、通常はシャ
ドウマスクの曲面中心Ｃを原点にとり、長軸Ｘ−Ｘ、短
軸Ｙ−Ｙ、長軸Ｘ−Ｘと短軸Ｙ−Ｙとに垂直な軸をＺ−
Ｚ軸として、Ｚ＝ｆ（Ｘ，Ｙ）の多項式で表される非球
面としている。

【００１６】例えば、本発明のシャドウマスクを適用し
た品種の一例を挙げると、５１ｃｍ（２１形）カラー受
像管の場合それに用いたシャドウマスクとしては、その
有効領域における長軸Ｘ−Ｘおよび短軸Ｙ−Ｙ上の任意
の点（ｘ，ｙ）と前記正面壁の中心点との高さｚとの関
係を、 ｚ＝ａ₁ｘ²＋ａ₂ ｘ⁴＋ｂ₁y²＋ｂ₂ ｙ⁴＋ｃ₁ｘ²y² ＋ｃ₂ｘ⁴y²＋ｃ₃ ｘ²ｙ⁴＋ｃ₄ ｘ⁴ｙ⁴±０．２ ただし、ａ₁,ａ₂,ｂ₁,ｂ₂,ｃ₁,ｃ₂,ｃ₃,ｃ₄ は定数で、
これらの定数ａ₁,ａ₂,ｂ₁,ｂ₂,ｃ₁,ｃ₂,ｃ₃,ｃ₄ は、 ａ₁ ≒ ０．２９５×１０³ ａ₂ ≒ ０．２５３×１０⁸ ｂ₁ ≒ ０．１８２×１０³ ｂ₂ ≒ ０．６１３×１０⁸ ｃ₁ ≒ ０．２５９×１０⁷ ｃ₂ ≒−０．６０７×１０¹² ｃ₃ ≒−０．９４７×１０¹² ｃ₄ ≒ ０．２３０×１０¹⁶ であり、好ましくは、 ａ₁ ＝ ０．２９５０６４×１０³ ａ₂ ＝ ０．２５２５３５×１０⁸ ｂ₁ ＝ ０．１８１８０１×１０³ ｂ₂ ＝ ０．６１２６３４×１０⁸ ｃ₁ ＝ ０．２５９４１５×１０⁷ ｃ₂ ＝−０．６０６６５０×１０¹² ｃ₃ ＝−０．９４７０７４×１０¹² ｃ₄ ＝ ０．２３０２５９×１０¹⁶ とした。なお、本実施例はこれに限定されるものでな
く、いろいろな品種サイズのカラー受像管用シャドウマ
スク、例えば上記（Ｘ，Ｙ）とＺとの関係式を６次成分
まで規定し、シャドウマスク曲面をさらに高フラット化
したものにも適用できる。さらに、上記曲面定数もカラ
ー受像管の電子ビームランディング機能の違いに応じて
変えることができる。

【００１７】また、有効領域１および周辺領域３は、長
軸Ｘ−Ｘと短軸Ｙ−Ｙとで、その曲率を異ならせてもよ
い。図２は本発明によるカラー受像管用シャドウマスク
の製作方法の一実施例の説明図であって、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＢ部分の拡大図
である。

【００１８】同図において、有効領域１の中心Ｃ
（ｘ₀ ，ｙ₀ ）を通る仮想平面６から距離ｚ（ｘ
_n,ｙ_n ）に設定した、周辺領域３における有効領域１の
曲率Ｒ₁と同一曲面１’上の仮想メッシュの交点７（ｘ
_n,ｙ_n ）からなる点群について、前記有効領域１の曲面
よりも曲率Ｒ₂ が大きくなるような補正量Δｚ_n を付加
した他の点群５（ｘ_n ',ｙn ’）をとり、これらの点群
について曲線近似して得た曲面３’を形成することによ
り、周辺領域３の曲率を有効領域の曲率より大きくする
ことができる。

【００１９】上記Δｚの大きさは、一般に周辺領域３の
周辺に行くほど大きくする。したがって、各点における
シャドウマスク中心部からの高さは、ｚ（ｘ_n,ｙ_n ）＋
Δｚ_n となる。そして、たとえば最小二乗法により、こ
れらの点群７を通る曲面を定義し、この周辺領域の曲面
３’と有効領域の曲面１との二つの曲面仕様からシャド
ウマスク全曲面を形成する。これにより、有効面外の曲
率を有効面内の曲率よりも大きくすることができ、シャ
ドウマスク全体の剛性が高くなり、極薄および全体とし
て曲率半径の大きいフラットタイプのシャドウマスクの
強度を高めることができる。

【００２０】図３は本発明によるカラー受像管用シャド
ウマスクの他の実施例の説明図であって、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）は側断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＤ部分の拡大
断面図である。同図において、図１と同一符号は同一部
分に対応し、８は有効領域１と周辺領域３との境界に形
成したビードである。

【００２１】本実施例では、シャドウマスクの正面壁の
有効領域１と周辺領域３との境界に溝すなわちビード８
を設けたため、前記図１に示したシャドウマスクよりも
さらに剛性を高めて強度向上を達成できる。なお、本実
施例では上記ビートを１コ設けた場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものでなく、このビート
を複数設ければより一層強度が向上することは勿論であ
る。

【００２２】図４は本発明によるシャドウマスクの強度
を従来技術によるシャドウマスクの強度との比較で示す
説明図である。この強度比較は、図５（ａ）（ｂ）に示
したように、シャドウマスクをサポートフレーム２０に
溶接固定し、該サポートフレームの側壁に所要数の懸架
スプリング３０を設け、これをパネル４０に設けたスタ
ッド（図示せず）に懸架することにより、パネル４０内
にシャドウマスク組立体１０を組み込み、該シャドウマ
スク組立体のフランジ部分のコーナ部をプッシュゲージ
でＦ方向に押し、シャドウマスクに変形が発生するとき
の該プッシュゲージの荷重（ｋｇ）を測定したものであ
る。なお、被検サンプル数は本発明のものを５、従来の
ものを３とした。

【００２３】同図から明らかなように、本発明によるシ
ャドウマスクは変形が発生する平均荷重が１４．８ｋｇ
であるのに対し、従来のシャドウマスクでは８．６７ｋ
ｇであり、本発明のシャドウマスクが従来のものに比べ
て約７０パーセントの強度向上が得られた。図６は本発
明によるシャドウマスクを実装したカラーブラウン管の
概略構成図であって、１０はシャドウマスク組立体、２
０はサポートフレーム、３０は懸架スプリング、４０は
パネル、５０はファンネル、６０はネック部、７０は蛍
光面（画面）、８０は磁気シールド、９０は偏向ヨー
ク、１００はピュリティ調整マグネット、１１０はセン
タービームスタティックコンバーゼンス調整マグネッ
ト、１２０はサイドビームスタティックコンバーゼンス
調整マグネット、１３０は電子銃、またＢｃはセンター
ビーム、Ｂｓはサイドビームである。

【００２４】パネル４０の内面には３色の蛍光体層が形
成され、外表面には、必要により、反射，帯電を防止す
るＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ 等を含む薄膜が一層または多層
に形成されている。さらに、ファンネル５０の内面およ
びネック部内面の所要部分には、黒鉛，二酸化チタン等
を含む内装導電膜が被着されている。電子銃１３０から
の３本の電子ビームは、前記ピュリティ調整マグネット
１００、センタービームスタティックコンバーゼンス調
整マグネット１１０、サイドビームスタティックコンバ
ーゼンス調整マグネット１２０によりスタティックコン
バーゼンス調整が施され、偏向ヨーク９０により印加さ
れる水平垂直、およびダイナミックコンバーゼンス磁界
によって蛍光面７０上の蛍光体層を走査して画像を形成
する。このとき、蛍光面７０の直前に設置された本発明
によるシャドウマスク組立体１０よって画像を形成する
個々の画素への電子ビームのランディング位置が規制さ
れる。

【００２５】本発明によるシャドウマスクを用いてカラ
ー受像管を構成することによって、動作中に生じるシャ
ドウマスクのドーミングを低減でき、また軽量，高フラ
ット化してもシャドウマスクの変形を低減することがで
きる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シャドウマスク周辺部である有効面外の曲率を有効面内
の曲率よりも大きくしたことにより、シャドウマスク全
体の曲面の平均曲率を減少させてフラット化が容易とな
る。また、張りが増加した曲面形状から、極薄および曲
率半径が大きい場合でもマスク強度を従来比７０％以上
高くすることが可能となる等、上記従来技術の問題を解
消して優れた機能のシャドウマスクを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるシャドウマスクの一実施例の構成
を説明する（Ａ）正面図、（Ｂ）Ｘ−Ｘ軸方向断面図、
（Ｃ）Ｙ−Ｙ軸方向断面図である。

【図２】本発明によるカラー受像管用シャドウマスクの
製作方法の一実施例の説明図であって、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＢ部分の拡大図
である。

【図３】本発明によるカラー受像管用シャドウマスクの
他の実施例の説明図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）
は側断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＤ部分の拡大断面図であ
る。

【図４】本発明によるシャドウマスクの強度を従来技術
によるシャドウマスクの強度との比較で示す説明図であ
る。

【図５】本発明によるシャドウマスクを用いたシャドウ
マスク組立体の正面図である。

【図６】本発明によるシャドウマスクを実装したカラー
ブラウン管の概略構成図である。

【図７】従来技術によるシャドウマスクを説明する
（Ａ）正面図、（Ｂ）短軸方向から見た側面図、（Ｃ）
長軸方向から見た側面図である。

【図８】図７に示した従来技術によるシャドウマスクの
Ｘ−Ｘ軸に沿って切断した拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・・有効領域、２・・・側面壁、３・・・周辺領
域、４・・・有効領域と周辺領域との境界。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 義広 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有効領域とこの有効領域を取り囲む周辺領
   域とからなる正面壁を持つカラー受像管用シャドウマス
   クにおいて、 前記正面壁の長軸Ｘ−Ｘおよび短軸Ｙ−Ｙの両方向にお
   ける前記有効領域の曲率をＲ₁ とし、前記周辺領域の曲
   率をＲ₂ としたとき、 Ｒ₁ ＜ Ｒ₂ に設定したことを特徴とするカラー受像管用シャドウマ
   スク。
2. 【請求項２】請求項１において、前記有効領域と前記周
   辺領域との境界に前記正面壁の曲面と交叉するビードを
   形成したことを特徴とするカラー受像管用シャドウマス
   ク。
3. 【請求項３】有効領域とこの有効領域を取り囲む周辺領
   域との曲率が異なる正面壁を持つカラー受像管用シャド
   ウマスクの製作方法において、 前記周辺領域における前記有効領域の曲率と同一曲面に
   設定したメッシュの交点からなる点群について、前記有
   効領域の曲面よりも曲率が大きくなる補正量を付加した
   他の点群をとり、これらの点群について曲線近似して得
   た曲面を形成することにより、周辺部曲率を有効領域の
   曲率より大きくしたことを特徴とするカラー受像管用シ
   ャドウマスクの製作方法。