JP2003016956A

JP2003016956A - カラー陰極線管及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003016956A
Application number: JP2001201285A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nikaido; 勝二階堂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2001-07-02
Publication date: 2003-01-17

Abstract

(57)【要約】【課題】画面全域に亘って電子ビームのフォーカス特性
を向上することが可能であるとともに、画面全域の輝度
を向上することが可能なカラー陰極線管及びこの製造方
法を提供することにある。【解決手段】シャドウマスク１２は、並列に配置された
複数の開孔列１９を備え、各開孔列１９は、所定の隙間
を置いて一列に配置された複数の開孔３４によって構成
されている。シャドウマスク１２の電子銃構体側の表面
上で各開孔列１９の両側には、それぞれ電子ビームの照
射により帯電して電子ビームを開孔側へ集束するストラ
イプ状の突状部５０が形成されている。この突状部５０
は、誘電体層５０Ａと、この誘電体層５０Ａより低い体
積抵抗率を有する低抵抗層５０Ｂとを有して形成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シャドウマスク
を備えたカラー陰極線管及びこのカラー陰極線管の製造
方法に係り、特に、画面全体にわたって輝度を向上する
構造を備えたシャドウマスク及びこの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カラー陰極線管は、ほぼ矩形状
のパネル及びファンネルを有した真空外囲器を備えてい
る。パネルの有効部内面には、蛍光体スクリーンが形成
されている。また、真空外囲器内には、蛍光体スクリー
ンに対向して、ほぼ矩形状のシャドウマスクが配置され
ている。シャドウマスクは、蛍光体スクリーンに対向し
たほぼ矩形状の有効面を有し、この有効面には、多数の
電子ビーム通過開孔が所定の配列で形成されている。

【０００３】一方、ファンネルのネック内には、電子ビ
ームを放出する電子銃構体が配設されている。電子銃構
体から放出された３電子ビームは、ファンネルの外側に
装着された偏向ヨークから発生された偏向磁界により偏
向され、シャドウマスクの電子ビーム通過開孔を介して
蛍光体スクリーンを水平方向及び垂直方向に走査する。
これにより、カラー画像が表示される。この際、シャド
ウマスクの各開孔は、電子銃構体から放出された３電子
ビームを選別して、蛍光体スクリーンを構成する所望の
３色蛍光体層に入射させる。

【０００４】シャドウマスクの電子ビーム通過開孔の形
状には、大別して円形状と矩形状の２種類があり、文字
や図形を表示するディスプレイ管では、主として円形状
の開孔を有したシャドウマスクが用いられている。ま
た、一般家庭で用いられる民生用カラー受像管では、主
として矩形状の開孔を有したシャドウマスクが用いられ
ている。いずれの場合でも、各開孔は、基本的に、シャ
ドウマスクの蛍光体スクリーンと対向する面に開口した
大孔と、電子銃構体と対向する面に開口した小孔と、を
互いに連通した連通孔によって構成されている。

【０００５】このようなカラー陰極線管の重要な特性の
一つとして、画面の輝度が挙げられる。従来からカラー
陰極線管の輝度を向上させるために種々の技術が検討さ
れてきたが、現在継承されている技術として、蛍光体ス
クリーンの電子銃構体側に配置したメタルバック層の採
用や、各種高輝度蛍光体の使用などが挙げられる。

【０００６】また、近年、大画面化に対応するため、カ
ラー陰極線管のＥｂと呼ばれる高圧電圧を上げることに
より、輝度を向上する方法も取られている。このＥｂ
は、カラー陰極線管の蛍光体スクリーン、シャドウマス
ク、及びファンネルの内面に印加される電圧であり、Ｅ
ｂを上げることにより電子ビームの速度を上げ蛍光体へ
の衝突エネルギを上げることができる。その結果、蛍光
体による輝度が向上する。

【０００７】しかしながら、Ｅｂを上げた場合、偏向ヨ
ークから発生した偏向磁界を通る電子ビームの通過時間
が短くなり、その分、電子ビームの偏向範囲が小さくな
る。したがって、この場合、偏向電力を大きくする必要
があり、省エネルギの点から望ましくない。

【０００８】更に、実用化には至っていないが、従来か
らフォーカスマスクと呼ばれる方法で輝度を向上させる
試みがなされてきた。以下、フォーカスマスクの原理に
ついて説明する。

【０００９】現在主流とされているカラー陰極線管は、
前記したように、その内部に色選択電極として機能する
シャドウマスクを備えている。そして、電子銃構体から
放出された電子ビームは、偏向磁界により偏向された
後、その一部がシャドウマスクの開孔を通過して蛍光体
に衝突する。この際、電子銃構体から放出された電子ビ
ームの内、シャドウマスクの開孔を通過する電子ビーム
は全体の約２０％であり、残りの約８０％はシャドウマ
スクに衝突するだけで画面の輝度には寄与していない。
フォーカスマスクは、このようなシャドウマスクに衝突
する電子ビームの一部を蛍光面に到達させることを目的
としている。

【００１０】具体的に述べると、フォーカスマスクで
は、シャドウマスクの電子銃構体側の表面に電極が配置
されている。そして、この電極にシャドウマスクと別電
位を与え、シャドウマスクと電極とで４極子レンズを構
成し、この４極子レンズによりシャドウマスクに衝突す
る電子ビームの軌道を変え、電子ビームを蛍光体まで導
くように構成されている。

【００１１】このフォーカスマスクの構造は、例えば、
特開昭５２−８７９７０号公報、特開昭５２−８７９７
２号公報、特開昭５２−８９０６８号公報、特開昭５６
−３９５１号公報、米国特許第４，４２７，９１８号に
開示されているように、シャドウマスクの電子銃構体側
の面に絶縁層を配置し、絶縁層の上に電極を形成した構
造が提案されており、その製造方法は、特開昭６３−６
２１２９号公報などに開示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５２−８７９７０号公報、特開昭５２−８７９７２号公
報、特開昭５２−８９０６８号公報、特開昭５６−３９
５１号公報に示されている構成では、両電極が金属板で
形成されているため、これら２枚の電極を画面全域に渡
って正確に位置決めすることは困難となる。

【００１３】また、上述した公知文献では、他の構成と
して、すだれ状の２枚の電極を直交させて配置すること
でシャドウマスクの開孔を形成しているが、このような
構造ではシャドウマスクの曲面を形成することが困難と
なる。同時に、シャドウマスクの開孔を、開孔の縦方向
に１／２ピッチずつずらして配列したスタガ状にするこ
とは実質的に不可能である。開孔をスタガ状に配列でき
ない場合、画面上にモアレと呼ばれる干渉縞が発生し、
画面の表示品位を大きく劣化させることになり、実現性
は低い。

【００１４】また、米国特許第４，４２７，９１８号に
示された構造では、シャドウマスクの開孔列方向に延び
た無孔部の高さを他の部分よりも高くしたリッジと呼ば
れる部分を形成し、その上に電極が形成されている。こ
のような構造では、電極の形状を部分的に変更すること
は実質的に不可能となる。そのため、画面中央部と画面
周辺部とで異なる電極配置にすることは困難であり、カ
ラー陰極線管に使用した場合、画面全体で良好な電子ビ
ーム集束効果が得られるとは考えられない。

【００１５】また、このような構造では、従来よりも板
厚が厚いシャドウマスク材を使用した場合と同じことに
なり、画面の周辺部に偏向された電子ビームの一部がシ
ャドウマスクのリッジ部に衝突する恐れがある。この場
合、一般的にケラレと呼ばれるシャドウマスク板厚によ
る影が発生する。そのため、画面周辺での輝度向上は低
下すると予想できる。

【００１６】上述したように、従来から提案されている
フォーカスマスクでは、電極形成に高い精度が要求され
るとともに、シャドウマスク面を所望の形状に成形する
ことが困難となる。また、電極の形成自由度が低く、電
子ビームの制御が実質的に不可能であるといった問題が
ある。

【００１７】この発明は、上述した課題に鑑みなされた
ものであって、その目的は、画面全域に亘って電子ビー
ムのフォーカス特性を向上することが可能であるととも
に、画面全域の輝度を向上することが可能なカラー陰極
線管及びこのカラー陰極線管の製造方法を提供すること
にある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明のカラー陰極線管は、内面に蛍光体スクリ
ーンが配置されたパネルを有した外囲器と、前記外囲器
内に配設され、前記蛍光体スクリーンに向けて電子ビー
ムを放出する電子銃構体と、前記蛍光体スクリーンに対
向して配設されているとともに、前記電子銃構体から放
出された電子ビームを選別する多数の開孔を有したシャ
ドウマスクと、を備え、前記シャドウマスクの電子銃構
体側の表面上には、前記開孔の両側に位置し、電子ビー
ムの照射により帯電して電子ビームに作用する電子レン
ズを形成するパターン化された突状部が設けられ、前記
突状部は、誘電体層と、前記誘電体層より低い体積抵抗
率を有する低抵抗層とを有して形成されたことを特徴と
する。

【００１９】また、この発明のカラー陰極線管の製造方
法は、内面に蛍光体スクリーンが配置されたパネルを有
した外囲器と、前記外囲器内に配設され、前記蛍光体ス
クリーンに向けて電子ビームを放出する電子銃構体と、
前記蛍光体スクリーンに対向して配設されているととも
に、並列に設けられた複数の開孔列を有し、各開孔列は
所定の間隔をおいて一列に配置され、前記電子銃構体か
ら放出された電子ビームを選別する多数の開孔を有した
シャドウマスクと、を備え、前記シャドウマスクの電子
銃構体側の表面上には、前記各開孔列の両側に位置し、
電子ビームの照射により帯電して電子ビームに作用する
電子レンズを形成するストライプ状の突状部が前記開孔
列と略平行に延出されたカラー陰極線管の製造方法にお
いて、前記開孔列が形成された板状のマスク基材を用意
し、このマスク基材の電子銃構体側となる表面上で前記
各開孔列の両側に低抵抗材料を含むペーストをストライ
プ状に塗布して乾燥し、低抵抗層を形成し、前記低抵抗
層より高い体積抵抗率を有する誘電体材料を含むペース
トを前記低抵抗層を覆うようにストライプ状に塗布して
乾燥し、誘電体層を形成し、前記低抵抗層と前記誘電体
層とを積層した前記マスク基材を所定形状に成形し、前
記誘電体層を焼成して前記突状部を形成することを特徴
とする。

【００２０】この発明のカラー陰極線管によれば、動作
時、突状部の誘電体層に電子ビームが照射されると、各
誘電体層は、例えばマイナスに帯電する。これにより、
誘電体層は、電子ビームに作用する電子レンズを形成す
る。電子ビームは、シャドウマスクの開孔を通過する
際、この開孔の両側に設けられた誘電体層間を通り、こ
れらの誘電体層により両側から反発力を受けて開孔側に
集束する。これにより、開孔に向かう電子ビームの内、
シャドウマスクに衝突していた一部を開孔側に集束さ
せ、開孔を通過させることが可能となる。したがって、
開孔を通過する電子ビーム量が増加し、蛍光体スクリー
ンに達する電子ビームの密度を上げ、画面の輝度を向上
することができる。

【００２１】また、この発明のカラー陰極線管によれ
ば、開孔の両側に設けた誘電体層により、電子ビームを
集束する構成であることから、従来のような電極を設け
る必要がなく、かつ、これらの電極同士を位置合わせす
ることも不要となる。同時に、各突起部は、誘電体層の
下層に誘電体層より低抵抗な低抵抗層を有している。こ
のため、誘電体層の帯電量すなわち電子ビームへの作用
力を調整することができ、電子ビームの集束状態を容易
に制御することが可能となる。

【００２２】従って、容易に製造することができるとと
もに、画面全域で良好なフォーカス状態を得ることがで
き、輝度の向上したカラー陰極線管を得ることができ
る。

【００２３】更に、この発明に係るカラー陰極線管の製
造方法によれば、マスク基材に低抵抗層及び誘電体層を
含む突状部を形成した後、マスク基材を成形することか
ら、所望形状のシャドウマスクを容易に得ることができ
る。そして、マスク基材上に突状部を形成する際、その
突状部の幅、開孔に対する位置等を自由に調整すること
が可能である。これは、シャドウマスクの中央部と周辺
部とで開孔に対する誘電体層と低抵抗層とを含む突状部
の位置にグレードを付け、シャドウマスク曲面、及び、
電子ビームの集束状態に合わせた配置とすることが可能
となる。したがって、画面全域で良好なフォーカス状態
が得られ、輝度の向上したカラー陰極線管を製造するこ
とができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施の形態に係るカラー陰極線管及びその製造方
法について詳細に説明する。

【００２５】図１に示すように、カラー陰極線管は、真
空外囲器１０を備えている。この真空外囲器１０は、周
縁にスカート部２を有し外面がほぼ矩形状のパネル１
と、パネル１のスカート部２に連接されたファンネル４
と、ファンネル４の小径部に連接された円筒状のネック
３と、を有している。

【００２６】蛍光体スクリーン６は、パネル１の内面に
配置されている。偏向ヨーク７は、ネック３からファン
ネル４にかけてその外周に装着され、水平偏向コイル、
及び垂直偏向コイルを含んで構成されている。

【００２７】インライン型電子銃構体９は、ネック３の
内部に配設されている。この電子銃構体９は、同一水平
面上を通るセンタービーム８Ｇおよびその両側の一対の
サイドビーム８Ｂ，８Ｒからなる水平軸Ｘ方向に一列に
配置された３電子ビーム８（Ｂ，Ｇ，Ｒ）を管軸Ｚ方向
に放出する。パネル１とファンネル４との結合部分の内
側には、外部磁界を遮蔽するインナーシールド１１が配
置されている。

【００２８】シャドウマスク１２は、真空外囲器１０内
において蛍光体スクリーン６に対向して配設され、矩形
状のマスクフレーム１４に取り付けられている。このシ
ャドウマスク１２は、後述するように、色選別用の多数
の電子ビーム通過開孔（以下、開孔と称する）が形成さ
れたマスク主面２０と、マスク主面２０の周縁から管軸
Ｚ方向に沿って延出しているとともにマスクフレーム１
４に固定された後述のスカート部１８と、を有し、プレ
ス成形により形成されている。シャドウマスク１２は、
マスクフレーム１４に固定された弾性支持体１５をパネ
ル１のスカート部２の内面に突設されたスタッドピン１
７と係合することにより、パネル１に対して脱着自在に
支持されている。

【００２９】なお、パネル１を含む真空外囲器１０及び
シャドウマスク１２は、パネル１の中心及び電子銃構体
９を通って延びる管軸Ｚ、管軸Ｚと直交して延びる長軸
（水平軸）Ｘと、管軸Ｚ及び長軸Ｘと直交して延びる短
軸（垂直軸）Ｙと、を有している。

【００３０】そして、上述したような構成のカラー陰極
線管では、電子銃構体９から放出された３電子ビーム８
Ｂ、８Ｇ、８Ｒは、偏向ヨーク７により発生される偏向
磁界により水平軸Ｘ方向及び垂直軸Ｙ方向に偏向され、
シャドウマスク１２の電子ビーム通過孔を介して蛍光体
スクリーン６を水平方向及び垂直に走査することにより
カラー画像を表示する。

【００３１】図２に示すように、蛍光体スクリーン６
は、それぞれパネル１の短軸Ｙ方向に延びているととも
に長軸Ｘ方向に所定の隙間を置いて並列に並んだ複数の
ストライプ状の黒色光吸収層４０と、それぞれ光吸収層
４０間の隙間に設けられ短軸Ｙ方向に延びたストライプ
状の３色蛍光体層４２Ｂ、４２Ｇ、４２Ｒと、を有して
いる。

【００３２】図１、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、シャドウマスク１２は、プレス成形により形成さ
れ、なだらかなドーム状に成形されたほぼ矩形状のマス
ク主面２０と、マスク主面２０の全周に亘って、マスク
主面２０の周縁２１からマスク主面２０に対してほぼ垂
直な管軸Ｚ方向に沿って延出したスカート部１８と、を
一体に備えている。マスク主面２０は、多数の開孔列１
９が所定の配列ピッチで形成されたほぼ矩形状の有孔部
２０ａと、この有孔部２０ａの周囲を囲んだ矩形枠状の
無孔部２０ｂとを有している。

【００３３】有孔部２０ａに設けられた複数の開孔列１
９は、それぞれ短軸Ｙとほぼ平行に延びているとともに
長軸Ｘ方向に所定の配列ピッチで並列に設けられてい
る。また、各開孔列１９は、それぞれブリッジ３２を介
して複数個の開孔３４を一列に並べて構成されている。

【００３４】各開孔３４は、細長いほぼ矩形状に形成さ
れ、その幅方向がシャドウマスク１２の長軸Ｘ方向と平
行になるように、かつ、長手方向がシャドウマスクの短
軸Ｙ方向と平行になるように形成されている。また、各
開孔３４は、シャドウマスク１２の蛍光体スクリーン側
の表面に開口した大孔と、電子銃構体側の表面に開口し
た小孔と、を互いに連通させてなる連通孔によって構成
されている。

【００３５】さらに、１つの開孔列１９の開孔３４は、
隣合う他の開孔列１９の開孔３４に対して短軸Ｙ方向に
１／２ピッチずれて位置し、いわゆるスタガ状に配列さ
れている。また、開孔列１９の配列ピッチは、有孔部２
０ａの中央部と、長軸Ｘ方向の周縁部とで異なる値に設
定され、特に、有孔部２０ａの中央部から長軸Ｘ方向の
周縁部に向かって徐々に大きくなっている。

【００３６】この実施の形態において、シャドウマスク
１２は、板厚０．２２ｍｍのアンバー（Ｆｅ−３６％Ｎ
ｉ合金）で形成されている。また、各開孔列１９におけ
る短軸Ｙ方向の開孔ピッチは０．６ｍｍであり、開孔列
１９の長軸Ｘ方向に沿った配列ピッチは、短軸Ｙ付近で
０．７５ｍｍ、長軸Ｘ方向周辺部で０．８２ｍｍであ
り、マスク中心部から長軸Ｘ方向周辺部に近づくにした
がって大きくなるバリアブルピッチとした。また、開孔
３４を構成する大孔の幅方向の開孔寸法は、短軸Ｙ上の
開孔３４で０．４６ｍｍ、長軸Ｘ方向周辺部の開孔３４
で０．５０ｍｍとし、小孔の幅方向の開孔寸法は、短軸
Ｙ上の開孔で０．１８ｍｍ、長軸Ｘ方向周辺部の開孔３
４で０．２０ｍｍとした。さらに、電子ビームが長軸Ｘ
方向周辺部の開孔３４に４６°の偏向角度で入射する場
合、長軸Ｘ方向周辺部の開孔３４は、小孔に対して大孔
が０．０６ｍｍだけ偏心した形状としている。

【００３７】一方、この実施の形態によれば、シャドウ
マスク１２は、有孔部２０ａの電子銃構体側の表面に設
けられた複数のストライプ状の突状部５０を備えてい
る。この突状部５０は、誘電体層５０Ａと、この誘電体
層５０Ａより低い体積抵抗率を有する低抵抗層（電荷移
動層）５０Ｂとを有して形成されている。この誘電体層
５０Ａは、低抵抗層５０Ｂを覆うように積層されてい
る。この誘電体層５０Ａは、その平均表面粗さが０．２
μｍ以下（好ましくは０．１５μｍ以下）であり、ま
た、その誘電率が３以上（好ましくは５以上）であり、
しかも、その体積抵抗率が１．０Ｅ＋１２以上（好まし
くは５．０Ｅ＋１２以上）である。

【００３８】なお、この平均表面粗さは、小坂製作所製
表面粗さ計ＳＥ−３０Ｈにより、カットオフ０．０８ｍ
ｍの条件にて測定した。また、誘電率、及び体積抵抗率
は、ＪＩＳＣ２１４１「電気絶縁用セラミック材料試
験方法」に基づいて測定した。

【００３９】詳細に述べると、図４乃至図６に示すよう
に、有孔部２０ａの電子銃構体側の表面において、隣合
う開孔列１９の間、すなわち、各開孔列１９の両側に
は、それぞれストライプ状の突状部５０が形成され、シ
ャドウマスク１２の短軸Ｙとほぼ平行な方向に沿って延
びている。

【００４０】各突状部５０は、ほぼ半円形の横断面形状
を有し、例えば、長軸Ｘ方向に沿った幅が約０．２５ｍ
ｍ、高さが約０．０３〜０．０５ｍｍに形成されてい
る。各突状部５０は、その中心部に略半円形の横断面形
状を有する低抵抗層５０Ｂを備え、低抵抗層５０Ｂの外
面を覆うように積層された誘電体層５０Ａを備えてい
る。なお、突状部５０の横断面形状は、半円形に限ら
ず、矩形等の他の形状としてもよい。

【００４１】また、各誘電体層５０Ａは、ガラスを主成
分とする絶縁物を焼結して形成されている。好適な材料
としては、リチウム系アルカリ硼珪酸ガラスの粉末であ
り、このガラス粉末をセルロース系のバインダー及び溶
剤を混錬してなるガラスペーストをスクリーン印刷し、
乾燥・焼結することによって誘電体層５０Ａが形成され
る。

【００４２】なお、表面粗さ、誘電率、及び体積抵抗率
が適切であれば、リチウム系アルカリ硼珪酸ガラス粉末
の他に、ビスマス系硼珪酸ガラス、鉛ガラスガラス等を
用いることも可能である。これらのガラスには、表面粗
さ、誘電率、及び体積抵抗率を調整するための顔料など
の調整剤が含まれていても良い。

【００４３】一方、各低抵抗層５０Ｂは、０．００１乃
至０．０１ｍｍの厚さで形成されている。この低抵抗層
５０Ｂとしては、金属性材料、すなわち導電物質を含有
した導電ガラス、金属アルコキシドの転化物などを用い
ることができる。

【００４４】これら突状部５０の開孔列１９に対する配
設位置は、有孔部２０ａの中央部と、有孔部２０ａの長
軸Ｘ方向周辺部とで相違している。

【００４５】すなわち、図６の（ａ）に示すように、有
孔部２０ａの中央部において、各突状部５０は、隣合う
２つの開孔列１９間のほぼ中心に配置されている。そし
て、有孔部２０ａの中央部では、電子ビーム８がシャド
ウマスク１２の表面に対してほぼ垂直に入射するため、
各開孔３４の両側に位置した突状部５０は、この開孔３
４に対して左右対称の設けられていることが望ましい。

【００４６】また、図６の（ｂ）に示すように、有孔部
２０ａの長軸Ｘ方向周辺部に設けられた突状部５０は、
有孔部２０ａの中央部に設けられた突状部５０よりも、
開孔列１９に対して中央部よりに配置されている。すな
わち、長軸Ｘ方向周辺部において、隣接する２つの開孔
列１９間に設けられた突状部５０は、マスク中央側の開
孔列に近づけて配置されている。

【００４７】上述したように構成されたカラー陰極線管
によれば、図７に示すように、動作初時、電子銃構体か
ら放出された電子ビーム８の一部が突状部５０の誘電体
層５０Ａに衝突し、各誘電体層５０Ａは、マイナスに帯
電する。そして、誘電体層５０Ａが帯電することで、誘
電体層５０Ａの電位は、前述したＥｂよりも低い電圧と
なる。その結果、シャドウマスク１２と誘電体層５０Ａ
との間に電位差が生じる。そして、この電位差と、誘電
体層５０Ａと、シャドウマスク１２の矩形開孔３４とに
より電子レンズとしての４極子レンズが形成される。

【００４８】図４及び図７に示すように、この４極子レ
ンズは、隣接した２つの誘電体層５０Ａ間を通って開孔
３４に向かう電子ビーム８を、開孔３４の幅方向が実際
の開孔径よりも細く、また、開孔３４の長手方向が実際
の開孔径よりも長い縦長形状に集束する作用をもつこと
になる。

【００４９】このように電子ビーム８を縦長形状に集束
することにより、従来シャドウマスク１２に衝突してい
た電子ビームの一部を開孔３４を通過させて蛍光体スク
リーン６に導くことが可能となる。そして、開孔３４の
長手方向、つまり、シャドウマスク１２の短軸Ｙ方向に
ついては、従来シャドウマスク１２のブリッジ３２によ
って影になっていた蛍光体層部分を発光させ、かつ、長
軸Ｘ方向では、電子ビームスポットの密度を高めること
ができる。これにより、蛍光体層の発光輝度を向上させ
ることが可能となる。

【００５０】また、シャドウマスク有孔部２０ａの長軸
Ｘ方向周辺部では、誘電体層５０Ａをシャドウマスク中
央部側の開孔列側に近づけて設けることで、前記とほぼ
同様な効果を得ることが可能となる。その結果、全画面
領域で良好なフォーカス特性を得ることができる。

【００５１】すなわち、有孔部２０ａの長軸Ｘ方向周辺
部において、電子ビーム８は、シャドウマスクの表面に
対して斜めに入射する。そのため、図６の（ｂ）に２点
鎖線で示すように、開孔３４の両側に設けられた誘電体
層５０Ａが開孔３４に対して左右対称に位置している
と、電子ビーム８は、シャドウマスク中央部側の誘電体
層５０Ａの近くを通過し、このシャドウマスク中央部側
の誘電体層５０Ａからより大きな影響を受ける。そのた
め、電子ビーム８は、２点鎖線で示すように、シャドウ
マスク有孔部２０ａの周辺側への偏向量が増加し、蛍光
体スクリーン上の所定位置に到達することが困難とな
る。

【００５２】従って、上述した実施の形態のように、有
孔部２０ａの長軸Ｘ方向周辺部において、誘電体層５０
Ａをシャドウマスク中央部側の開孔列１９に近づけて設
けることにより、電子ビーム８を所望の蛍光体層上に集
束させることができる。

【００５３】このような効果は、シャドウマスク有孔部
の中央と周辺部とで、開孔列１９に対する誘電体層５０
Ａを含む突状部５０の配設位置を変えることにより得ら
れるが、シャドウマスク有孔部２０ａの中央と周辺部と
で、突状部５０の幅、高さ、あるいは誘電率を調整する
ことによっても、前記と同様の効果を得ることができ
る。そして、上述したように、突状部５０のみを調整す
ることにより電子ビームの集束特性を制御し、画面全域
で良好なフォーカス特性を得ることができる。

【００５４】なお、本願発明者らによる実験では、前記
した条件でカラー陰極線管を動作させた場合、従来より
も約２０％の輝度向上を達成することができた。また、
この実施の形態によれば、シャドウマスク１２の板厚に
対して高さ数十μｍの誘電体層５０Ａを設けることで、
すなわち図５に示したように誘電体層５０Ａが１０μｍ
以上３０μｍ以下の膜厚５０Ｈを有するよう形成するこ
とにより、充分な効果を得ることができる。このため、
シャドウマスク１２の板厚を増加させる必要がなく、前
述したケラレの心配も皆無となる。

【００５５】誘電体層５０Ａの膜厚が１０μｍ未満の場
合、誘電体層５０は、電子ビームの照射により帯電する
が、電子ビームに対して作用する十分なレンズ強度を有
した電子レンズを形成することができない。また、誘電
体層５０Ａの膜厚が３０μｍを越えた場合、帯電した電
荷が除電されにくくなり、残像現象が発生する。なお、
この誘電体層の厚さの下限は、誘電体物質の誘電率、体
積抵抗率、及び誘電体層形成の作業性を考慮して決める
必要がある。誘電率が高いほど、または体積抵抗率が大
きいほど、誘電体層の膜厚を薄くしても同様の効果が得
られる。

【００５６】ところで、この誘電体層５０Ａは、３以
上、より好ましくは５以上の誘電率を有するように形成
されている。誘電率が３未満の場合、電子ビームの照射
により帯電するが、電子ビームに対して作用する十分な
レンズ強度を有する電子レンズを形成することができな
い。

【００５７】また、この誘電体層５０Ａは、０．２μｍ
以下、より好ましくは０．１５μｍ以下の平均表面粗さ
を有するように形成されている。図１１は、平均表面粗
さと、画面上の相対輝度との関係を示す図である。ここ
で、相対輝度とは、誘電体層を設けなかった場合の輝度
に対する相対値である。図１１に示したように、誘電体
層５０Ａの平均表面粗さを０．２μｍ以下とすることに
より、相対輝度を飛躍的に向上できることがわかる。

【００５８】また、この誘電体層５０Ａは、１．０Ｅ＋
１２Ω・ｃｍ以上、より好ましくは５．０Ｅ＋１２Ω・
ｃｍ以上の体積抵抗率を有するように形成されている。
図１２は、体積抵抗率と、画面上の相対輝度との関係を
示す図である。図１２に示したように、誘電体層５０の
体積抵抗率が１．０Ｅ＋１２Ω・ｃｍ未満の場合には、
誘電体層５０が電子ビームの照射により帯電するが、帯
電した電子が容易に除電されてしまい、電子レンズのレ
ンズ強度を十分に達成することができない。このため、
電子ビームを集束する効果が十分に得られず、輝度を十
分に向上することができない。これに対して、誘電体層
５０の体積抵抗率を１．０Ｅ＋１２Ω・ｃｍ以上とする
ことにより、十分なレンズ強度を有する電子レンズを形
成することが可能となり、画面上における相対輝度を飛
躍的に向上できることがわかる。

【００５９】次に、上記のように構成されたカラー陰極
線管の製造方法におけるシャドウマスクの製造方法につ
いて説明する。

【００６０】まず、図８に示すように、矩形板状のマス
ク基材（フラットマスク）５２を用意し、従来と同様
に、エッチングにより、有孔部２０ａとなる領域に多数
の開孔３４を形成する。

【００６１】続いて、マスク基材５２の電子銃構体側と
なる表面上で各開孔列１９の両側に、ストライプ状の低
抵抗層５０Ｂを形成する。この低抵抗層５０Ｂは、導電
成分を含有した金属アルコキシドなどの低抵抗材料を含
むペーストをスプレー塗布し、乾燥することにより形成
される。

【００６２】続いて、この低抵抗層５０Ｂを覆うように
ストライプ状の誘電体層５０Ａを形成する。この誘電体
層５０Ａは、低抵抗層５０Ｂより高い体積抵抗率を有す
る誘電体材料を含むペーストを低抵抗層５０Ｂを覆うよ
うに塗布し、乾燥することにより形成される。

【００６３】この実施の形態においては、誘電体材料と
しては、リチウム系アルカリ硼珪酸ガラスの粉末をセル
ロース系のバインダー及びカルビテートアセテートなど
の溶剤と混錬してなるガラスペーストを用い、これをス
クリーン印刷法により、マスク基材５２の表面上に所定
のパターンに印刷した後、約１００乃至１５０℃の温度
で乾燥する。この段階で、ストライプ状の誘電体層５０
Ａは、ガラス成分とバインダー成分とからなり、バイン
ダー成分は、続くプレス時に形状の変形や剥がれや割れ
を起こさない成分を選択する必要がある。また、アンバ
ー材のプレス加工が１５０乃至３００℃の温間で行われ
るため、バインダーは、これらの温度で上述した特性を
有するほか、分解などを起こさないことも必要である。
このようなバインダーとしては、セルロース系樹脂の
他、アクリル系樹脂を用いることもできる。

【００６４】続いて、低抵抗層５０Ａ及び誘電体層５０
Ｂを積層することによって突状部５０が形成されたマス
ク基材５２をプレス金型に装着し、１５０乃至３００℃
の温間でプレス成形する。これにより、所望形状のマス
ク主面２０およびスカート部１８を有したシャドウマス
ク１２を形成する。このプレス成形時に、一般には、金
型の寿命を長くするための潤滑剤としてシリコンなどの
耐熱オイルが塗布されるが、これらの潤滑剤は、乾燥の
済んだ絶縁物質層５０に浸透し、ガラスの焼結を阻害す
る。このため、潤滑剤の塗布無しで、あるいは、図９に
示すようにマスク基材５２の有孔部２０ａ全面あるいは
絶縁物質層５３上のみに絶縁物質層内のバインダーより
も低温度で熱分解する樹脂からなるオーバーコート層５
４を塗布して、プレス成形することが望ましい。オーバ
ーコート材としては、セルロース系の樹脂、アクリル系
の樹脂等を用いることができる。

【００６５】続いて、絶縁物質層内のバインダーを焼き
飛ばすとともにオーバーコート層を熱分解する脱バイン
ダー処理を行った後、シャドウマスク１２全体を約５０
０〜６５０℃程度で焼成することにより、絶縁物質層を
焼結して誘電体層５０を形成するとともに、シャドウマ
スク表面の黒化を行う。

【００６６】以上の工程により、電子銃構体側の表面に
ストライプ状の突状部５０を有した所定形状のシャドウ
マスク１２が得られる。

【００６７】このような製造方法によれば、マスク基材
５２を曲面状に成形する前にストライプ状の突状部５０
を形成するため、これらの突状部５０を所定位置に正確
に形成することができる。また、プレス成形時における
突状部５０の位置ズレもなく、成形後の位置ズレも発生
しない。したがって、最終的に形成される突状部５０の
位置精度を充分に高くすることができる。さらに、スク
リーン印刷を用いることにより、突状部５０の形成位
置、幅、高さ等を容易に制御することが可能となる。

【００６８】なお、この発明は、上述した実施の形態に
限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能
である。例えば、上述した実施の形態では、各開孔列の
両側に突状部５０を１つずつ設ける構成としたが、図１
０に示すように、各開孔列の両側に複数本、例えば、２
本ずつ突状部５０を配置する構成としてもよい。

【００６９】このような構成によれば、突状部５０が帯
電、除電する時間を短くすることが可能となる。すなわ
ち、突状部５０の誘電体層５０Ａに帯電した電子は、カ
ラー陰極線管の動作終了後、残像時間を短縮するために
は直ちに除電されなければならない。そして、除電の速
度を早くするためには、電子ビーム衝突終了後、電子が
直ちにシャドウマスクに移動し、誘電体層５０上の電子
を少なくする必要がある。除電に要する時間が著しく長
い場合には、画面上に不要な残像が発生し、好ましくな
い。

【００７０】そこで、前記のように開孔列の両側に突状
部５０を複数本ずつ設けた場合、突状部５０を１本のみ
設ける場合に比較して、各誘電体層５０Ａの幅、高さ等
を小さくしても同様の集束作用を得ることができる。そ
して、各誘電体層５０Ａの幅、高さ等を小さくすること
により、誘電体層５０Ａの表面上に帯電した電子は、そ
の表面を移動してシャドウマスクに到達する距離が短く
なり、結果として除電時間を短縮することが可能とな
る。従って、不要な残像の発生を低減することができ
る。

【００７１】また、シャドウマスクに形成された開孔
は、矩形状に限らず円形状としてもよく、蛍光体スクリ
ーン側の蛍光体層もストライプ状に限らずドット状とす
ることも可能である。更に、誘電体層５０Ａは、各開孔
３４の両側に設けられ４極子レンズを形成するように配
置されていればよく、ストライプ状に限らず、島状、ド
ット状等の所望形状にパターニングされた構成としても
良い。同様に、上述した実施の形態で示した各部の寸
法、形状は一例で有り、必要に応じて種々変形可能であ
る。

【００７２】さらに、この発明において、色選別機構で
あるシャドウマスクは、プレス成形型のマスクに限ら
ず、テンションを作用させるテンション型のマスクとし
ても良い。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、画面全域に亘って電子ビームのフォーカス特性を向
上することが可能であるとともに、画面全域の輝度を向
上することが可能なカラー陰極線管及びこのカラー陰極
線管の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係るカラー
陰極線管の構造を概略的に示す水平断面図である。

【図２】図２は、図１に示したカラー陰極線管における
蛍光体スクリーンの一部を拡大して示す平面図である。

【図３】図３の（ａ）は、図１に示したカラー陰極線管
におけるシャドウマスクの構造を概略的に示す斜視図で
あり、図３の（ｂ）は、シャドウマスクの一部を拡大し
て示す平面図である。

【図４】図４は、シャドウマスク、蛍光体スクリーン、
及び電子ビームの関係を模式的に示す図である。

【図５】図５は、誘電体層が形成されたシャドウマスク
の電子銃構体側表面の構造を概略的に示す斜視図であ
る。

【図６】図６の（ａ）は、シャドウマスクの有孔部の中
央部における断面構造を示す図であり、図６の（ｂ）
は、シャドウマスク有効部の長軸方向周辺部における断
面構造を示す図である。

【図７】図７は、シャドウマスクの有孔部中央部を通る
電子ビームの集束状態を模式的に示す図である。

【図８】図８は、シャドウマスクの製造に用いられるマ
スク基材を示す平面図である。

【図９】図９は、シャドウマスクの製造工程において、
マスク基材の電子銃構体側表面にオーバーコート層を形
成した状態を示す断面図である。

【図１０】図１０は、この発明の変形例に係るカラー陰
極線管に適用可能なシャドウマスクの一部を拡大して示
す断面図である。

【図１１】図１１は、誘電体層の平均表面粗さに対する
画面上の相対強度の関係を示す図である。

【図１２】図１２は、誘電体層の体積抵抗率に対する画
面上の相対輝度の関係を示す図である。

【符号の説明】

１…パネル３…ネック４…ファンネル６…蛍光体スクリーン９…電子銃１０…真空外囲器１２…シャドウマスク１８…スカート部１９…開孔列２０…マスク主面２０ａ…有孔部３２…ブリッジ部３４…電子ビーム通過開孔４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ…蛍光体層５０…突状部５０Ａ…誘電体層５０Ｂ…低抵抗層５２…マスク基材５３…絶縁物質層５４…オーバーコート層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面に蛍光体スクリーンが配置されたパネ
ルを有した外囲器と、前記外囲器内に配設され、前記蛍光体スクリーンに向け
て電子ビームを放出する電子銃構体と、前記蛍光体スクリーンに対向して配設されているととも
に、前記電子銃構体から放出された電子ビームを選別す
る多数の開孔を有したシャドウマスクと、を備え、前記シャドウマスクの電子銃構体側の表面上には、前記
開孔の両側に位置し、電子ビームの照射により帯電して
電子ビームに作用する電子レンズを形成するパターン化
された突状部が設けられ、前記突状部は、誘電体層と、前記誘電体層より低い体積
抵抗率を有する低抵抗層とを有して形成されたことを特
徴とするカラー陰極線管。
【請求項２】前記シャドウマスクは、ほぼ並列に設けら
れた複数の開孔列を有し、前記突状部は、前記開孔列とほぼ平行に延びたストライ
プ状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のカ
ラー陰極線管。
【請求項３】前記突状部の前記誘電体層は、前記低抵抗
層を覆うように積層されたことを特徴とする請求項１に
記載のカラー陰極線管。
【請求項４】前記誘電体層の厚さは、１０μｍ以上３０
μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のカラ
ー陰極線管。
【請求項５】前記誘電体層の平均表面粗さは、０．２μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のカラー
陰極線管。
【請求項６】前記誘電体層の誘電率は、３以上であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のカラー陰極線管。
【請求項７】前記誘電体層の体積抵抗率は、１．０Ｅ＋
１２以上であり、前記低抵抗層の体積抵抗率は、１．０
Ｅ＋１２Ω・ｃｍ未満であることを特徴とする請求項１
に記載のカラー陰極線管。
【請求項８】前記シャドウマスクは、前記開孔が形成さ
れているとともに管軸を通って互いに直交した長軸及び
短軸を有したほぼ矩形状のマスク有孔部を備え、前記各開孔列は、前記マスク有孔部の長軸方向を幅方向
とするほぼ矩形状の開孔を、マスク有孔部の短軸方向に
沿って複数並べて構成されていることを特徴とする請求
項２に記載のカラー陰極線管。
【請求項９】前記蛍光体スクリーンは、前記シャドウマ
スクの短軸とほぼ平行に延びた複数のストライプ状の蛍
光体層を備えていることを特徴とする請求項８に記載の
カラー陰極線管。
【請求項１０】前記各開孔列の両側に前記ストライプ状
の突状部が複数本ずつ設けられていることを特徴とする
請求項２に記載のカラー陰極線管。
【請求項１１】前記マスク有孔部の中央部と、前記マス
ク有効部の長軸方向周辺部とで、前記開孔列に対する前
記突状部の配設位置が相違していることを特徴とする請
求項２に記載のカラー陰極線管。
【請求項１２】前記マスク有孔部の長軸方向周辺部に設
けられた前記突状部は、前記マスク有孔部の中央部に設
けられた前記突状部よりも、前記開孔列に対して中央部
よりに配置されていることを特徴とする請求項１１に記
載のカラー陰極線管。
【請求項１３】前記マスク有孔部の中央部に設けられた
前記突状部と、前記マスク有孔部の長軸方向周辺部に設
けられた前記突状部とで、幅が相違していることを特徴
とする請求項１に記載のカラー陰極線管。
【請求項１４】前記誘電体層は、ガラスを主成分とする
絶縁物質により形成されたことを特徴とする請求項１に
記載のカラー陰極線管。
【請求項１５】前記誘電体層は、リチウム系アルカリ硼
珪酸ガラス、ビスマス系硼珪酸ガラス、及び、鉛ガラス
の少なくとも１種類を主成分として形成されたことを特
徴とする請求項１４に記載のカラー陰極線管。
【請求項１６】前記低抵抗層は、金属性材料によって形
成されたことを特徴とする請求項１に記載のカラー陰極
線管。
【請求項１７】内面に蛍光体スクリーンが配置されたパ
ネルを有した外囲器と、前記外囲器内に配設され、前記蛍光体スクリーンに向け
て電子ビームを放出する電子銃構体と、前記蛍光体スクリーンに対向して配設されているととも
に、並列に設けられた複数の開孔列を有し、各開孔列は
所定の間隔をおいて一列に配置され、前記電子銃構体か
ら放出された電子ビームを選別する多数の開孔を有した
シャドウマスクと、を備え、前記シャドウマスクの電子銃構体側の表面上には、前記
各開孔列の両側に位置し、電子ビームの照射により帯電
して電子ビームに作用する電子レンズを形成するストラ
イプ状の突状部が前記開孔列と略平行に延出されたカラ
ー陰極線管の製造方法において、前記開孔列が形成された板状のマスク基材を用意し、このマスク基材の電子銃構体側となる表面上で前記各開
孔列の両側に低抵抗材料を含むペーストをストライプ状
に塗布して乾燥し、低抵抗層を形成し、前記低抵抗層より高い体積抵抗率を有する誘電体材料を
含むペーストを前記低抵抗層を覆うようにストライプ状
に塗布して乾燥し、誘電体層を形成し、前記低抵抗層と前記誘電体層とを積層した前記マスク基
材を所定形状に成形し、前記誘電体層を焼成して前記突状部を形成することを特
徴とするカラー陰極線管の製造方法。