JP3846281B2

JP3846281B2 - カラー受像管

Info

Publication number: JP3846281B2
Application number: JP2001355635A
Authority: JP
Inventors: 英明江頭
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2021-11-21
Also published as: CN1421893A; US6885140B2; CN1271669C; US20030102795A1; JP2003157774A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＶまたはコンピュータディスプレイとして用いられるカラー受像管に関し、特にフェイスパネルとシャドウマスクのフレームとの固定部の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、カラー受像管の構成を示す側面断面図である。カラー受像管は３色の蛍光体ドットが規則正しく塗布された蛍光面（図示せず）が内面に形成されたガラス製のフェイスパネル１と、フェイスパネル１とともに真空管容器の一部を構成するファンネル２と、ファンネル２のネック部内に設けられた電子ビーム４を発射する電子銃３と、フレーム７に固定されたシャドウマスク５とを備える。シャドウマスク５は、電子銃３と蛍光面との間にあり、蛍光面に近接して設けられ、規則正しい配列で多数の透孔を持ち、電子銃３から発せられる３本の電子ビーム４に対して色識別の役割を果たす。シャドウマスク５を固定するフレーム７は、スプリング９を介して、フェイスパネル１の内面に設けられたパネルピン１１に固定される。
【０００３】
図１２は、シャドウマスク５とフレーム７とが結合したフレーム結合体の長辺側の側面図である。シャドウマスク５は、球面状（または平面状）の前面部と、これに連接し、前面部の周辺部から折り曲げられたスカート部６からなっている。スカート部６がフレーム７の内側においてフレーム７と溶接、固定され、フレーム結合体を構成する。スカート部６とフレーム７との溶接は、フレーム７の長辺側のＹ軸上の溶接点１４、短辺側のＸ軸上の溶接点１３、コーナー部の溶接点１５でそれぞれスポット溶接により行われる（図１２中、溶接点を×印で示す。）。フレーム７の短辺側にはスプリング８が溶接され（図１２では図示せず）、長辺側にはスプリング９が２箇所の溶接点１２（＋印で示す）で溶接されている。短辺側パネルピン１０と長辺側パネルピン１１はそれぞれ円錐台形状であり、スプリング９の先端部には孔１７が設けられ、この孔１７がパネルピン１０，１１にはめ込まれてフレーム７がフェイスパネル１に支持される。なお、スプリング９の孔１７と孔１７に近い方の溶接点１２との間の距離を作動長（ＳｐＬ）と呼ぶ。
【０００４】
図１１は、カラー受像管の正面図である。説明の便宜上、フェイスパネル１は前面部をカットした断面を示している。また、Ｙ軸１０１とＸ軸１０２とをそれぞれ一点鎖線で示す（以下同じ）。Ｙ軸およびＸ軸は、各々の方向の中心軸である。カラー陰極線管が動作していない低温（室温）の状態においては、フェイスパネル１のＹ軸とフレーム７のＹ軸とはほぼ一致している。
【０００５】
図１１に示すように、フレーム７をフェイスパネル１内に保持する方法として、５１ｃｍ（２１インチ）以下のカラー受像管では、２つの短辺側と１つの長辺側にそれぞれ配置した３つのパネルピンに３つのスプリングを固定して支持する構造、いわゆる３ピン方式が用いられている。図１１および図１２に示すように、パネルピン１０，１１の位置は長辺側ではＹ軸１０１上に、短辺側の２つはＸ軸１０２より下側に所定の距離をおいて配置されている（特開昭６０−２３２６３９号公報）。５１ｃｍ以下のカラー受像管で３パネルピン方式が用いられるのは、シャドウマスクとフレームの重量および面積が小さいことから、もしカラー受像管が落下しても、その衝撃でフレームがずれてシャドウマスクとフェイスパネルとの位置関係が変わるということが起きにくいからである。なお、図２中、シャドウマスク５の内部の長方形は、透孔が設けられたいわゆる有孔領域である。
【０００６】
近年のカラー受像管の高輝度化に伴う電子ビーム電流の増加により、シャドウマスク全体が熱膨張するいわゆる全体ドーミング、ならびにそれに伴うビームのランディング移動が問題となっている。この問題を解決するために、シャドウマスクに、鉄よりも熱膨張率の小さいインバー材が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年のディスプレイモニターの動作条件は、表示画面の背景を白で表示するリバースモードで、かつ、明るさを１００ｃｄ／ｃｍ²といった高輝度で、表示サイズはフルスキャンが普及し、これらにより電流使用量が増加している。
【０００８】
その結果生じる従来以上の熱膨張によるランディング移動を防ぐことは、低膨張のインバー材マスクを採用しても難しく、シャドウマスクが全体ドーミング時にＹ軸に対して左右方向に非対称に移動する現象を生じる。そしてミスランディングと呼ばれる、蛍光面上における電子ビームの射突点と蛍光体ドット（またはストライプ）との位置ズレが起こり、蛍光体の発光能率の低下に伴う輝度出力の低下、および色度の変化といった、画面の白色品質の劣化の原因となっていた。
【０００９】
また、シャドウマスクとフレームとの溶接点をシャドウマスク中心軸からずらす構造を採用することによりミスランディングを低減することが提案されている（特開平１０−３２１１５３号公報）が、補正効果が得られるのは溶接点をずらした軸上付近のみであり、蛍光面全面での補正は不可能である。さらに、この構造によると、シャドウマスクとフレームの溶接において中心軸上付近溶接点からコーナー部溶接点までの距離が上下左右で均等でなくなるため、シャドウマスクの剛性が均一でなくなり、落下時の衝撃に対して弱くなってしまうという新たな問題が発生する。
【００１０】
そこで、本発明は上記の従来の課題を解決しようとするものであり、シャドウマスクの剛性低下を生じることなく、全体ドーミング時のランディング移動量の左右非対称を低減し、白色品質の劣化を抑制することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、内面に蛍光面が形成されたフェイスパネルと、前記フェイスパネルに接合されたファンネルと、前記ファンネルのネック部内に設けられた電子銃と、前記フェイスパネル内側のパネルピンにスプリングを介して取り付けられたフレームと、前記蛍光面と所定の間隔を保って前記フレームに保持されるシャドウマスクとを備え、前記スプリングおよび前記パネルピンの各々が、前記フレームの２つの短辺に１つずつと一方の長辺に１つの合計３個設けられたカラー受像管であって、前記長辺のスプリングの熱膨張率が前記フレームの熱膨張率よりも大きく、前記フェイスパネルのＹ軸から前記長辺のスプリングと前記フレームとの溶接点までのＸ軸方向の長さが、前記長辺のパネルピンの中心から前記長辺のスプリングと前記フレームとの溶接点までのＸ軸方向の長さよりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、カラー受像管の動作中に発生する熱によるスプリングの伸びとフレームの伸びとフェイスパネルの伸びとが相互に打ち消し合い、フレームのＹ軸とフェイスパネルのＹ軸がほぼ一致した状態を保つことができる、すなわち、全体ドーミング時における各部材の熱膨張量の差を低減し、３ピン方式に特有の課題である全体ドーミング時のランディング移動量の左右非対称を低減できる。また、シャドウマスクとフレームの溶接をシャドウマスクＹ軸上とコーナー部において行うことができるので、シャドウマスクの剛性の低下を回避できる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、前記シャドウマスクがインバー材からなり、前記フレームが低炭素鋼からなり、前記スプリングがステンレス材ＳＵＳ３０４からなることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、４１ｃｍ（１７インチ）のカラー受像管を例にとって説明する。なお、本発明のカラー受像管は、基本構成は従来のものと同様であるので説明を省略し、特徴部であるスプリング周辺の構造、ならびにビームランディングの移動を補正する原理について説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明のカラー受像管の正面図である。説明の便宜上、フェイスパネル１は前面部をカットした断面を示している。また、Ｙ軸１０１とＸ軸１０２とをそれぞれ一点鎖線で示す。なお、図１中、シャドウマスク５の内部の長方形は、透孔が設けられたいわゆる有孔領域である。
【００１７】
図１に示すように、フェイスパネル１の短辺側にパネルピン１０がそれぞれ１個ずつ、長辺側の上側にパネルピン１１が１個、計３個のパネルピンが配置されている。パネルピンの位置は、長辺側のパネルピン１１の位置がＹ軸１０１より左側に１０．０ｍｍずれており、短辺側のパネルピン１０の位置はＸ軸１０２よりも下側に２０．０ｍｍずれている。なお、フェイスパネルの長辺は３６９．２ｍｍ、短辺が２９３．４ｍｍ、マスクの長辺は３３１．２ｍｍ、短辺が２５５．２ｍｍである。短辺側パネルピン１０と長辺側パネルピン１１はそれぞれ円錐台形状であり、直径５．６１ｍｍの位置でスプリング９先端部の孔１７（図１では図示せず）とはめ込み支持されている。
【００１８】
各部材の材料は、シャドウマスク５は低膨張金属のインバー材（熱膨張率：１０×１０^-7）を、フレーム７は低炭素鋼（熱膨張率：１１７×１０^-7）を、スプリング８，９はステンレス材ＳＵＳ３０４（熱膨張率：１７１×１０^-7）を、フェイスパネル１はガラス（熱膨張率：９９×１０^-7）をそれぞれ使用している。スプリング８，９は、板厚が０．８ｍｍ、板幅が１２ｍｍ程度で、図３および４に示す形状をしている。作動長ＳｐＬは５２．２ｍｍである。
【００１９】
次に、ランディングが移動する原理と、本発明がそれを補正する原理について説明する。
【００２０】
電子銃から発せられる３本の電子ビームは、電磁偏向された後、シャドウマスク５の透孔部を通過する。電子ビームの透過率は通常１５〜２５％であるため、電子ビームの大部分はシャドウマスク５の非透孔部に射突し、シャドウマスク５を加熱する。
【００２１】
カラー受像管の動作時に加熱されたシャドウマスク５の熱は、フレーム７、ススプリング８，９、パネルピン１０，１１、フェイスパネル１に順次伝導していき、それぞれに熱膨張を起こす。各部材は熱膨張率が異なるため水平方向の膨張量の差が生じ、全体ドーミング時のランディング移動量の左右非対称が生じる。
【００２２】
各部材の膨張量は、下記の（１）〜（３）式により表される。各式中の各距離を図２に示す。
【００２３】
スプリング９の膨張量：ＳｐΔＸ＝Ｓｐα×ＳｐΔＴ×ＳｐＬ・・・（１）
ただし、Ｓｐα：スプリング９の熱膨張率
ＳｐΔＴ：スプリング９の温度変化
ＳｐＬ：作動長（室温時における長辺側のパネルピン１１の中心から長辺側のスプリング９の溶接点１２のうち近い側までの距離）
フレーム７の膨張量：ＦｒΔＸ＝Ｆｒα×ＦｒΔＴ×ＦｒＬ・・・（２）
ただし、Ｆｒα：フレーム７の熱膨張率
ＦｒΔＴ：フレーム７の温度変化
ＦｒＬ：室温時におけるフレーム７のＹ軸１０１からスプリング９の溶接点１２のうち近い側までの距離
フェイスパネル１の膨張量：ＰａΔＸ＝Ｐａα×ＰａΔＴ×ＰａＬ・・・（３）
ただし、Ｐａα：フェイスパネル１の熱膨張率
ＰａΔＴ：フェイスパネル１の温度変化
ＰａＬ：室温時におけるフェイスパネル１のＹ軸１０１から長辺側のパネルピン１１の中心までの距離
水平方向の膨張量の差ΔΔＸを考えると、（１）〜（３）式より、
ΔΔＸ＝（ＳｐΔＸ＋ＰａΔＸ）−ＦｒΔＸ・・・（４）
まず、パネルピン１１がＹ軸上にある従来のカラー受像管の場合について説明する。図５は、従来の各部材の膨張量の関係を模式的に示す。白抜きの矢印が各々の膨張量を示すが、説明の便宜上、極端に大きく描いている。パネルピン１１がＹ軸１０１上にあるからＰａＬ＝０であり、（３）式はＰａΔＸ＝０となるので、（４）式より、ΔΔＸ＝ＳｐΔＸ−ＦｒΔＸとなる。この場合の蛍光面全体でのランディングの移動を図６に示す。図６において、フェイスパネル１中の長方形は蛍光面を示し、矢印の向きと長さは、それぞれの位置における移動の向きと大きさを示す。フレーム７はそのＹ軸に関して左右均等に膨張するが、熱膨張率の大きなスプリング９が左向きに伸びるため、フレーム７は全体として左向きに移動し、それに伴いＹ軸１０１もランディングも左向きに移動する。
【００２４】
次に、本発明の場合について説明する。本発明ではパネルピン１１がＹ軸１０１から左側にずらして設けられており、水平方向の膨張量の差ΔΔＸは（４）式で表される。従来のものと比較して、スプリング９の作動長ＳｐＬは同じで、フレーム７の長さＦｒＬを大きくとっている。
【００２５】
図３は、本発明における各部材の膨張量の関係を模式的に示す。熱膨張率の大きなスプリング９の作動長よりも、熱膨張率の小さなフレーム７の長さＦｒＬを長く設定したことにより、図３に示すように、スプリング９の膨張量ＳｐΔＸは変化しない一方、フレーム７の膨張量ＦｒΔＸが増大する。フェイスパネル１は熱膨張率が小さい上に温度上昇も小さいので、膨張量ＰａΔＸは相対的に小さい。
【００２６】
これらの関係から、水平方向の膨張量の差ΔΔＸ＝（ＳｐΔＸ＋ＰａΔＸ）−ＦｒΔＸは従来のものよりも小さくなる。蛍光面全体でのランディングの移動は、図７に示すようになり、特にＹ軸１０１上におけるランディングの移動量は０に近くなる。また、蛍光面右側の移動が右向きになるとともに、蛍光面左側の移動量と同程度になり、全体ドーミング時のランディング移動量の左右非対称が低減されることがわかる。条件を最適化すればΔΔＸを０にすることも可能である。ΔΔＸが０であるとは、フレーム７のＹ軸とフェイスパネル１のＹ軸とが、温度が変化しても一致した状態を保つことを意味する。
【００２７】
長辺側のパネルピンをＹ軸からどれだけずらすかは、スプリング９の作動長、フレーム７、スプリング９、フェイスパネル１の熱膨張率、動作中の各部材の温度上昇の差を考慮して決定する。
【００２８】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係る各部材の膨張量の関係を模式的に示す。
【００２９】
本実施の形態においては、パネルピン１１の位置は従来と同様に、Ｙ軸１０１上にある。従来のものと異なるのは、スプリング９の材質すなわち熱膨張率である。スプリング９の熱膨張率とフレーム７の熱膨張率とをほぼ等しくしている。
【００３０】
スプリング９の材質をＳＵＳ４２０Ｊ２（熱膨張率：１００×１０^-7）に変更して熱膨張率Ｓｐαを小さくすることで、スプリング９の膨張量ＳｐΔＸが小さくなる。この結果、水平方向の膨張量の差ΔΔＸ＝ＳｐΔＸ−ＦｒΔＸ（ただし、ＰａΔＸ＝０）が低減され、全体ドーミング時のランディング移動量の左右非対称は蛍光面全体でのランディングの移動は図８に示すようになる。
【００３１】
なお、フレーム７の温度上昇とスプリング９の温度上昇とを比較するとフレーム７の方が大きいため、スプリング９とフレーム７を同じ熱膨張率の材質のものとした場合、ランディング移動に左右非対称が生じる。したがって、スプリング９はフレーム７よりも熱膨張率が若干高いものであることが好ましい。
【００３２】
（効果の確認）
次に、実施の形態１についてランディングの移動の低減効果について調べた結果について説明する。
【００３３】
４１ｃｍ（１７インチ）−１００°偏向のカラー受像管において、長辺のパネルピン１１の位置をＹ軸１０１から左に１０ｍｍずらした。スプリング９の作動長は５２．２ｍｍ、各部材の材質は実施の形態１に記したとおりである。動作条件は、アノード電圧Ｖａ＝２６ｋＶ、アノード電流Ｉａ＝６００μＡ、１００％スキャン、白信号の条件である。
【００３４】
蛍光面の中央１点、Ｘ軸１０２***から１５０ｍｍの距離で左右に２点、Ｙ軸１０１中央から１１５ｍｍの距離で上下に２点、対角軸***から１９０ｍｍの距離でコーナ部に４点の合計９点で、蛍光体ドットと電子ビームのランディング位置のずれをリンクシード社製ＬＮＤ−０６０−１Ｐで測定した。
【００３５】
図９は、全体ドーミング安定時となる動作開始２時間後でのランディングの移動量を示す。図９中の数値は、各々の位置におけるランディングの移動量をμｍ単位で示す。図９に示すように、Ｙ軸１０１上のランディング移動量は１μｍ、蛍光面左側で１０〜１３μｍ、右側で９〜１０μｍであった。蛍光面中央部でのランディング移動量が０に近いとともに、左右の移動量がほぼ等しく左右不均等が小さい。発明者独自の評価方法によると、全体ドーミング時のランディング移動量の左右非対称は「左１．０μｍ」で、これに対し従来のものは同じ測定条件で「左４．３μｍ」であった。これは、本発明が従来のものに比べて、ランディングの移動を７７％低減できたことに相当する。
【００３６】
また、蛍光面全面における輝度の均一性の低下については、全体ドーミング時のランディングの変化によって、従来は蛍光面周辺部の輝度が中央部よりも９％低かったのが、５％の低下にまで改善された。また、製品出荷検査時に行われる、単色表示で管軸磁界を変化させたときの色むら検査である有磁界検査においても、最大ミスランディング量を低減でき、有磁界裕度が管軸３０μＴから４０μＴに改善された。これは管軸方向に４０μＴの磁界を印加しても色むらが許容できる範囲であることを示す。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、シャドウマスクの剛性低下を生じることなく、全体ドーミング時のランディング移動量の左右非対称を低減し、白色品質の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るカラー受像管の正面図
【図２】同じく正面要部拡大図
【図３】同じく正面要部の各部材の熱膨張の様子を示す図
【図４】実施の形態２に係る正面要部の各部材の熱膨張の様子を示す図
【図５】従来のカラー受像管に係る正面要部の各部材の熱膨張の様子を示す図
【図６】従来の蛍光面上のランディングの移動の様子を示す平面図
【図７】実施の形態１に係る蛍光面上のランディングの移動の様子を示す平面図
【図８】実施の形態２に係る蛍光面上のランディングの移動の様子を示す平面図
【図９】実施の形態１に係る蛍光面上のランディングの移動量の一例を示す平面図
【図１０】カラー受像管の側面断面図
【図１１】従来のカラー受像管の正面図
【図１２】シャドウマスクとフレームとの結合体の長辺側の側面図
【符号の説明】
１フェイスパネル
２ファンネル
３電子銃
４電子ビーム
５シャドウマスク
６スカート部
７フレーム
８短辺側スプリング
９長辺側スプリング
１０短辺側パネルピン
１１長辺側パネルピン
１２スプリング溶接位置
１３短辺側中央マスク溶接位置
１４長辺側中央マスク溶接位置
１５コーナー溶接位置
１７スプリング孔
１０１Ｙ軸
１０２Ｘ軸

Claims

内面に蛍光面が形成されたフェイスパネルと、前記フェイスパネルに接合されたファンネルと、前記ファンネルのネック部内に設けられた電子銃と、前記フェイスパネル内側のパネルピンにスプリングを介して取り付けられたフレームと、前記蛍光面と所定の間隔を保って前記フレームに保持されるシャドウマスクとを備え、前記スプリングおよび前記パネルピンの各々が、前記フレームの２つの短辺に１つずつと一方の長辺に１つの合計３個設けられたカラー受像管であって、
前記長辺のスプリングの熱膨張率が前記フレームの熱膨張率よりも大きく、
前記フェイスパネルのＹ軸から前記長辺のスプリングと前記フレームとの溶接点までのＸ軸方向の長さが、前記長辺のパネルピンの中心から前記長辺のスプリングと前記フレームとの溶接点までのＸ軸方向の長さよりも大きいことを特徴とするカラー受像管。
前記シャドウマスクがインバー材からなり、前記フレームが低炭素鋼からなり、前記スプリングがステンレス材ＳＵＳ３０４からなることを特徴とする請求項１記載のカラー受像管。