JP2793197B2

JP2793197B2 - カラー受像管

Info

Publication number: JP2793197B2
Application number: JP63198013A
Authority: JP
Inventors: 敏尚曽根; 拓浦田; 信彦阿光
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-10-08
Filing date: 1988-08-10
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JPH01200539A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はカラー受像管に関し、特にシャドウマスクに
熱膨張率の小さい材料（例えばアンバー材）、マスクフ
レームに鉄を用いたカラー受像管の改良に関し、外気温
による色純度の劣化を防止する手段に関するものであ
る。

（従来の技術）シャドウマスク式のカラー受像管は、電子ビームがシ
ャドウマスクに射突することにより、その約80％のエネ
ルギーがシャドウマスクに消費されることは公知であ
る。その結果、シャドウマスクは受像管の動作中に、あ
るときは全体的に、あるときは部分的にドーミングと呼
ばれる熱変形を起こす。そして、このドーミングにより
電子ビームの蛍光体層への射突位置が異なるいわゆるミ
スランディングが起こり、色むらが生じ、正規の色再現
ができなくなる問題がある。

このドーミングを改良するために、シャドウマスクに
Fe−Ni合金（アンバー材）、Co−Fe合金などの熱膨張材
を使用したものが実用化されている。これらの低熱膨張
材を使用すれば電子ビームの射突によってシャドウマス
クの温度が上昇してもいわゆるランディングの変化は無
視できるほど小さく、ミスランディングは発生しないの
で色むらは生じない。

このような低膨張率のシャドウマスクは、普通はコス
ト上の理由で鉄製のフレームに溶接されるが、この場
合、溶接点は特開昭59−203349号公報に示されるよう
に、水平軸、垂直軸、対角軸各軸上の８点とするのが普
通で、事実、このような構造のものしか実用化されてな
い。

（発明が解決しようとする課題）しかし、最近の大型カラー受像管の出現に伴って、こ
のような低膨張率のシャドウマスクを用いた受像管に新
たな問題が発覚した。それは、カラー受像管が環境温度
によってミスランディングを起こす問題である。すなわ
ち、カラー受像管を動作させる時の気温が高かったり低
かったりすると、ミスランディングを起こすことがあ
る。この原因は、第６図を用いて次のように説明でき
る。なお、この図では、支持スプリング（５）とスタッ
ドピン（６）の常温時の位置は図が複雑になるので省略
してある。常温ではシャドウマスク（３）の開孔（3a）
を通り抜けた電子ビーム（４）は、所定の蛍光体（2a）
に正しく当たっており、正しいビームランディングが得
られる。しかし、環境温度が上がると、パネル（１）の
温度も上昇して熱膨張するので、蛍光体（2a）はその位
置を（2b）に変えてしまう。一方、シャドウマスクは、
ほとんど膨張しないので、開孔（3a）はその位置を変え
ず、これを通り抜ける電子ビーム（４）も位置を変えな
い。その結果Δｌだけミスランディングが生じるもので
ある。具体的な例を32型受像管で示せば次のようにな
る。カラー受像管に偏向ヨークが装着され調整されると
きの気温を15℃、動作時の気温を35℃とすると、気温の
差ΔＴは20℃である。32型受像管の画面の水平寸法は画
面中心から測って約305mmであり、パネルの熱膨張係数
αは約1.0×10^-5/℃であるから Δｌ＝305（1.0×10^-5×20）＝0.061 となる。一方、シャドウマスクの伸びは、アンバー材の
場合、理科年表に示される様に、 1.0×10^-6以下であるからパネルの1/10以下である。従
って、0.05mm以上のランディング変化が生じることにな
る。この0.05mmのランディング変化は、カラー受像管に
とってはかなり大きな量でありミスランディングに結び
つきやすい。逆に、動作時の気温が０℃あるいは−10℃
というように下がった場合には第６図とは逆方向のラン
ディングエラーが生じる。この環境温度によるパネル温
度変化によって起きるミスランディングは、鉄をシャド
ウマスク材に使用した従来からあるカラー受像管では問
題にならないくらいに小さい。なぜなら、鉄の熱膨張係
数は、約1.2×10^-5であってパネルの熱膨張率とそれほ
ど大きく違わないからである。シャドウマスクに低膨張
材を用いる受像管、しかも大形の受像管で特にパネル温
度変化によるランディング変化の問題が現れてきた。ア
ンバー材等の低熱膨張材をシャドウマスクに使用したカ
ラー受像管は、いわゆる局所ドーミングでは鉄マスクに
比べ格段に良好な特性を示すので、この環境温度による
問題を解決する手段が求められていたが、これまで適当
なものがなかった。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は上記の環境温度による問題を解決するもので
あり、低熱膨張材からなる短形状のシャドウマスク本体
と、このシャドウマスク本体より熱膨張率が高い材料か
らなるマスクフレームとを有するカラー受像管におい
て、シャドウマスク本体の熱膨張量とマスクフレームの
熱膨張量の差により、受像管外囲器の温度が変化したと
きシャドウマスク本体を主として管軸方向に変形移動さ
せるよう少なくとも対角軸、水平軸及び対角軸と水平軸
の間にシャドウマスク本体とマスクフレームを固着する
溶接部を有し、シャドウマスク本体のスカート部の対角
軸と水平軸との間の溶接部近傍には、受像管の垂直軸に
沿う方向の剛性を弱めるような切り込みを有しているカ
ラー受像管である。

（作用）従来のアンバーマスク管（以下、シャドウマスクに低
膨張率材を用いたカラー受像管を代表してこう呼ぶ）で
は、シャドウマスクとマスクフレームとの溶接点は垂直
軸上、水平軸上、および対角軸上の８個所だけであった
が、本発明では水平軸と対角軸およびこれらの間の中間
部に設けてある。中間部といっても水平軸と対角軸の間
であればどこでも良いというわけではない。カラー受像
管を動作させることによる電子ビームの射突により、シ
ャドウマスク本体およびマスクフレームが加熱された時
に、シャドウマスク本体の熱膨張量とマスクフレームの
熱膨張量の差によって起こる短形状シャドウマスクの両
方の短辺部の特に水平軸付近での熱変形が起こるように
両者を溶接するものである。

すなわち、第２図に示すように、熱膨張率の異なるマ
スク本体（３）とフレーム（７）を溶接により固着して
いるので、環境温度変化によりパネル温度が変化し、シ
ャドウマスク全体が電子ビームの射突によって加熱され
ると、マスク本体（３）とフレーム（７）との間に熱膨
張による伸び量の差（熱膨張量の差）が生じる。フレー
ム（７）は鉄でできているので水平軸方向（以下、単に
Ｘ方向という）の伸び量x₁、垂直軸方向（以下、単にＹ
方向という）の伸び量y₁ともに大きく、マスク本体
（３）の伸びは、Ｘ方向の伸び量x₂、Ｙ方向の伸び量y₂
ともに小さい。従って、Ｘ方向について見た場合、マス
ク本体がx₂だけ多少伸びたとしても、フレームの伸び量
x₁がはるかに大きくマスク本体のスカート部を第２図で
見ると右方向（マスクスカート部厚さ方向）に引張る形
となるが、マスクスカート部はこの方向には容易に曲が
るので、マスク本体とフレームの伸び量の差を有効曲面
におよぼさないように吸収してしまう。

しかしながら、垂直（Ｙ軸）方向に見た場合、マスク
本体の伸び量y₂は僅かであるのに対し、フレームの伸び
量y₁ははるかに大きく、Δｙだけ伸び量の差が生じてし
まう。従って、この第２図からも明らかなように、熱膨
張量の異なるマスク本体とフレームを×印で示す位置で
溶接するとフレームの方が大きく伸びるので、薄いマス
ク本体の方がフレームに引張られるように変形を起こし
てしまう。本出願人等は、この変形のようすを有限要素
法を用いてコンピューターシミュレーションを行ったと
ころ、環境温度が上がってパネル温度も上昇したとき、
シャドウマスクの有効曲面が蛍光面から遠ざかるように
変形することを発見した。特に、水平軸付近の最外周部
の変形が大きく、マスクの中心あるいは対角軸に行くに
従い小さくなるような変形である。この変形により、シ
ャドウマスクの開孔の位置を外周方向に移動させて正し
いランディングをとるものである。このように本願は、
通常は問題とされるマスクの熱膨張による変形を巧みに
利用し、パネル温度変化によって起きるミスランディン
グという新たな問題を解決するという従来にはない全く
新しい考えを示すものである。このように蛍光面から遠
ざかる動きは、電子ビームのランディング位置を周辺方
向にずらすので、蛍光体の位置変化を補正できるもので
あるが、シャドウマスクのスカート部をそのままフレー
ムに溶接すると、シャドウマスクの有効面内の変形が大
きすぎるので、溶接点の近傍に切り込み等を設けてＹ方
向の剛性を適度に弱めると適正な補正量を得ることがで
きる。

また、溶接部の位置とシャドウマスクの変形量との関
係をさらにシミュレーションにより検討したところ、溶
接部の位置を対角軸と水平軸との中間点よりも水平軸に
あると前述のΔｙ値をさらに小さくすることができ、適
正なシャドウマスクを得ることができる。

（実施例）以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。第１
図は本発明の１実施例を示す図である。シャドウマスク
（３）とマスクフレーム（図示せず）の溶接点は、垂直
軸（50）の上、水平軸（51）の上、対角軸（52）の上の
他に、水平軸（51）と対角軸（52）との中間部にも中間
部溶接点（60）がある。中間部溶接点（60）付近を短辺
側から見た拡大図が第３図である。中間部溶接点（60）
の近傍には切り込み（９）があって、中間部溶接点近傍
のシャドウマスクスカート部（８）の垂直軸（Ｙ）方向
（第３図の左右方向）に対する剛性が、切り込み（９）
がない場合に比べて弱められている。

第４図は本発明の動作を示す図で、第１図の水平軸
（51）を含む断面図である。なお、この図も第６図と同
様に、スタッドピン（６）と支持スプリング（５）につ
いては図面が複雑になるのを避けるため常温での位置は
図示していない。第４図は破線が常温での位置、実線が
高温での位置を示す。

環境温度が上がると、パネル（１）温度が上昇して膨
張するため蛍光体の位置は（2a）から（2b）に変わる。
シャドウマスク（３）は、パネル温度の上昇によって蛍
光面（２）から遠ざかる方向に動くので、開孔（3a）を
通り抜けて所定の蛍光体（2a）に正しく当たっていた電
子ビーム（4a）は、開孔が（3b）へ移動するにつれ、
（4b）のように移動し、（2b）の位置に移動する。すな
わち、ビームランディングが保たれるのである。

なぜ、シャドウマスク（３）が蛍光面（２）から遠ざ
かるかは初めは明らかでなかった。第４図からは、あた
かもスカート部（８）がフレーム（７）の熱膨張によっ
てスカート部（８）の「厚み方向」に引かれるので、シ
ャドウマスクの有効面内も変形するように考えられやす
いが、現実にはそうではない。もしそうならば、水平軸
上に溶接点をもつ従来のアンバーマスク管でも同様の変
形が起きて第４図のような補正が生じるはずであるが、
現実には生じない。中間部溶接点（60）を設けることに
よってパネル温度変化に対する特性が大きく異なるので
ある。本出願人は、有限要素法を用いた解析によってシ
ャドウマスク（３）が第４図のように変形する理由を発
見した。それは、第２図にも示したように、シャドウマ
スク（３）とマスクフレーム（７）との熱膨張量の差Δ
ｙ（垂直方向成分）、フレーム（７）がシャドウマスク
（３）のスカート部（８）に垂直軸（50）に平行な方向
に力を及ぼすからである。すなわち、マスクフレーム
（７）にシャドウマスク（３）が引っ張られるからであ
る。

ただし、中間部溶接点（60）はスカート部（８）の上
にそのまま設けると、シャドウマスク（３）の有効面内
の変形が大きすぎてしまうので、中間部溶接点の近傍に
切り込み（９）を設けて、その部分の垂直軸（50）に沿
う方向の剛性を弱めることによって適切な補正量を得る
ことができる。すなわち、この切り込みによって補正量
を調整できるものであり、さらに、この切り込みの大き
さによっても上記補正量を変えることができ、たとえば
変形が大きすぎる場合は切り込み量を大きくしてさらに
剛性を弱めれば良い。ただし、この場合はプレスの成形
性が損なわれない大きさに選ばなければならない。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、第１図の
実施例よりも中間の溶接点（61）は、水平軸（51）に近
い位置にある。このように構成することにより、シャド
ウマスク（３）とマスクフレーム（図示せず）の垂直軸
（50）方向の熱膨張量の差Δｙを小さくすることがで
き、より適正なシャドウマスクの変形が得られる。

以上の説明では、パネル温度が上がった場合を説明し
たが、逆に下がった場合は、蛍光体は垂直軸方向に、ま
たシャドウマスクは蛍光面に近づく方向に動くので同様
に良好なビームライディングが保たれる。また、以上の
説明では溶接点は全体で12カ所としているが、水平軸
（51）上の溶接点はなくてもよい。対角軸（52）と垂直
軸（50）との中間には溶接点はない方が望ましい。

溶接点の位置に関しては、従来、例えば実公昭53−21
481号公報のようなものがあるが、これらはいずれも鉄
製のシャドウマスクを用いたカラー受像管において、動
作開始後約15分間に発生するドーミング現象を改善する
ためのもので、本発明とは目的、作用が全く異なる。本
発明はアンバーマスクと鉄フレームとの組合わせにおい
て初めて現れる効果であり、水平軸と対角軸およびこれ
らの間に溶接点を設けることにより、マスクフレームで
シャドウマスクのスカート部を垂直軸に平行な方向に引
っ張ってシャドウマスクの有効面内をスクリーンから遠
ざける方法はこれまで誰も考えていない。また、切り込
みについては、実公昭49−24218号公報などがあるが、
これもやはり鉄製のシャドウマスクを用いたカラー受像
管に関するもので、切り込みによって形成されたスカー
ト部の舌片形状の部分が、その厚み方向に対する剛性を
弱めるために切り込みが形成されている。しかし、本発
明では溶接される部分が垂直軸方向に動きやすくするた
めに切り込みを形成している点が異なる。

〔発明の効果〕

本発明によって、アンバー材などの鉄のおよそ1/2以
下の熱膨張率を有する材料をシャドウマスクに用い、マ
スクフレームには鉄を用いたカラー受像管において、環
境温度によるパネル温度が変化したときのビームランデ
ィングの変化を防止することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー受像管に使用されるシャドウマ
スクの概略正面図、第２図は第１図のシャドウマスクの
動作を説明する部分拡大図、第３図は本発明によるシャ
ドウマスクの部分拡大側面図、第４図は本発明のカラー
受像管の動作を説明する部分断面図、第５図は本発明の
他の実施例を示すシャドウマスクの概略正面図、第６図
は従来のカラー受像管の動作を説明する部分断面図であ
る。（１）……パネル、（２）……蛍光面、（３）……シャドウマスク、（４）……電子ビーム軌
道、（５）……支持スプリング、（６）……スタッドピン、（７）……マスクフレーム、（８）……スカート部、（９）……切り込み、（50）……垂直軸、（51）……水平軸、（52）……対角軸、（60），（61）……中間部溶接点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−203349（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−2433（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−33743（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 29/07

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】低熱膨張材からなる短形状のシャドウマス
ク本体と、このシャドウマスク本体の周縁部のスカート
部と複数の溶接部において固着され、前記シャドウマス
ク本体より熱膨張率が高い材料からなるマスクフレーム
とを具備してなるカラー受像管において、前記シャドウ
マスク本体の熱膨張量と前記マスクフレームの熱膨張量
の差により、受像管外囲器の温度が変化したときシャド
ウマスク本体を主として管軸方向に変形移動させるよう
少なくとも対角軸、水平軸及び対角軸と水平軸の間にシ
ャドウマスク本体とマスクフレームを固着する溶接部を
有し、前記シャドウマスク本体のスカート部の対角軸と
水平軸との間の溶接部近傍には、受像管の垂直軸に沿う
方向の剛性を弱めるような切り込みを有していることを
特徴とするカラー受像管。