JPH0640466B2

JPH0640466B2 - カラ−受像管

Info

Publication number: JPH0640466B2
Application number: JP8021684A
Authority: JP
Inventors: 清時田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-04-23
Filing date: 1984-04-23
Publication date: 1994-05-25
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPS60225337A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明はシヤドウマスク型カラー受像管に係わり、特に
そのシヤドウマスクに関するものである。

〔発明の技術的背景と問題点〕一般にシヤドウマスク型カラー受像管は第１図に示すよ
うに典型的には硝子で形成された外囲器は、実質的に矩
形状のパネル(1)と漏斗状のフアンネル(2)とネツク(3)
とから構成される。そしてパネル(1)の内面には赤，緑
及び青に夫々発光する例えばストライプ状蛍光体スクリ
ーン(4)が設けられ、一方ネツク(3)にはパネル(1)の水
平軸線に沿つて一列に配列され赤，緑及び青に対応する
３本の電子ビーム(10)を射出するいわゆるインライン型
電子銃(6)が内設されている。またスクリーン(4)に近接
対向して多数の透孔の穿設された主面を有するシヤドウ
マスク(5)が配設される。シヤドウマスク(5)の周辺部は
パネル外形に対応して折り曲げられたスカート部(8)を
有し、このスカート部(8)は断面Ｌ字型の枠からなるマ
スクフレーム(7)によつて支持固定され、さらにマスク
フレーム(7)はスプリング(9)を介してパネル(1)内側壁
に埋め込まれたピン（図示せず）で係止めされている。
このようなカラー受像管において、電子銃(6)から射出
された３本の電子ビーム(10)はフアンネル(2)近傍の外
部に配置された偏向装置（図示せず）によつて偏向さ
れ、実質的に矩形状のパネル(1)に対応する矩形状の範
囲を走査するように且つシヤドウマスク(5)の透孔を介
して色選別され、各色発光ストライプ状蛍光体に正しく
対応射突せしめてカラー映像を現出させる。ここでシヤ
ドウマスク(5)の透孔を通過する有効電子ビーム量はそ
の機構上1/3以下であり、残りの電子ビームはシヤドウ
マスクに射突し熱エネルギーに変換され時として80℃程
度までシヤドウマスクを加熱させる。シヤドウマスク
(5)は一般に０〜100℃での熱膨張係数が1.2×10^-5／℃
と大きい鉄を主成分とするいわゆる冷間圧延鋼からなる
厚さ0.1mm〜0.3mmの薄板から形成されており、このシヤ
ドウマスク(5)のスカート部(8)を支持するマスクフレー
ム(7)は厚さ１mm前後の強固な断面Ｌ型の黒化処理を施
こされた同じく冷間圧延鋼から形成されている。従つて
加熱されたシヤドウマスク(5)は容易に熱膨張を生ずる
が、その周辺部は黒化処理を施された熱容量の大きなマ
スクフレーム(7)に対接しているため輻射や伝導により
シヤドウマスク周辺からマスクフレームに熱が移動し、
シヤドウマスク周辺の温度が中央部よりも低くなる。こ
のためシヤドウマスク(5)の中央部と周辺部に温度差を
生じ相対的に中央部を主体として加熱膨張されたいわゆ
るドーミング現象を生ずる。この結果シヤドウマスク
(5)と蛍光体スクリーン(4)との距離が変化し電子ビーム
の正確なランデイングが乱され色純度の劣化を生じる。
このようなドーミングによるミスランデイングの現象は
特にカラー受像管の動作初期において顕著である。また
映像面上で部分的に高輝度の映像が映出され、特にこの
高輝度映像部分が一定時間停止している時は、シヤドウ
マスクに高電子流密度の電子ビームが部分的に発生する
こととなり局部的なドーミング現象を生ずる。

このようなカラー受像管のドーミングのうち動作初期に
おけるドーミング現象に対しては、シヤドウマスクへの
熱伝導の阻止という観点より多数の提案がなされてい
る。例えば、特開昭50-44771号公報ではシヤドウマスク
の電子銃側に、たとえば二酸化マンガンで構成される多
孔質層を堆積し、その上にアルミニウム層を、更にこの
アルミニウム層上に酸化ニツケルまたはニツケル鉄層を
それぞれ真空蒸着する構造のものが提案されている。こ
のような構成のものを採用すると、多孔質層の熱伝導係
数は極めて小さいので電子ビームの衝突面で発生した熱
はマスクに伝達されずマスクから遠ざかる方向に放射さ
れる。このため、シヤドウマスクの温度の上昇を効果的
に抑制することができる。しかしながらこのような構成
のシヤドウマスクは動作初期におけるドーミング現象に
は有効であつても局部的なドーミング現象に対しては追
随しきれずドーミング抑制効果を充分発揮することはで
きない。またシヤドウマスク面上に三重の層を真空蒸着
により設けるためには、膨大な設備と作業時間が必要と
なり工業的量産性を著るしく欠け好ましくない。

一方電子ビームのミスランデイングをスクリーン側で軽
減しようとする提案もなされている。例えば特公昭57-1
8824号公報では、電子ビームが射突するシヤドウマスク
の表面の非発光領域に対応して低い導電率を有する電子
吸収層を構成する例が提案されている。このような構造
のものを採用すると、ミスランデイングが生ずるスクリ
ーンの区域では蛍光体の存在しない非発光領域の電子吸
収層にも電子ビームが射突することになり電子吸収層が
負に帯電することになる。この結果スクリーンとシヤド
ウマスクの間に局部的な減速電界が発生し、この減速電
界によりミスランデイングを生じていた電子ビームの軌
道が修正されミスランデイグを減少させることができる
としている。しかし乍らこのような構成のものでは以下
のような欠点を有している。第１にシヤドウマスクのド
ーミング現象が生じミスランデイングが生じた後に始め
て電子吸収層の負帯電による減速電界が作用し始めるの
でミスランデイングの減少作用は常に一定の時間遅れを
伴う。第２の各色発生蛍光体群の各蛍光体間にのみ形成
されている電子吸収層の負帯電部分はミスランデイング
を生じた部分のみであり極めて小さい面積に限定される
ので、電子ビームの軌道を修正するに足る減速電界とし
ては不充分である。第３に電子吸収層の負帯電による作
用は局部的に高電流密度となる局部的ドーミング現象時
のミスランデイングには有効であつても動作初期のドー
ミング現象時のミスランデイングに対しては前述の理由
からあまり有効ではない。第４にこのような電子吸収層
をスクリーンの限定された部分に形成する事は作業工程
の増加や形成精度の管理の点からも工業的量産性に著る
しく欠けるものである。即ち、一般のカラー受像管のス
クリーンは各色発光螢光体間に光吸収層を設けさらに全
面にＡ等の金属薄膜からなるメタルバツクが施こされ
ている。従つて赤，緑及び青と光吸収層を形成するため
にシヤドウマウスを合計４回脱着して光露光法を用いて
螢光面を形成するが、この電子吸収層は導電性を有する
メタルバツクがある故に光吸収層自体を電子吸収層とす
ることはできない。即ちこの電子吸収層はメタルバツク
上に光吸収層に対応する部分にのみ形成されなければな
らず、このためにはスクリーン完成後更にシヤドウマス
クの脱着操作を少なくとも１回付加して光露光法により
形成することになる。このような形成方法では作業的に
も精度的にも工業的量産性からも極めて不利であり実用
性に欠ける。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、シヤドウマ
スクのドーミングを小さくすると共に画像の色ずれ等に
よる色純度の劣化を防止した工業的量産性に富むカラー
受像管を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明はスクリーンに近接しその主面に多数の透孔を有
するシヤドウマスクとこのシヤドウマスクを介してスク
リーン上の螢光体を発光せしめる電子ビームを射出する
電子銃を少なくとも備えたカラー受像管において、この
シヤドウマスクの電子銃側主面に低導電率の被覆層を高
温加熱処理により設けたことによつてシヤドウマスクの
ドーミングを抑制すると共に局部的なドーミングに対し
ても電子ビームのミスランデイングを抑制したカラー受
像管である。

〔発明の実施例〕

以下本発明について実施例に基き詳細に説明する。尚、
本発明のカラー受像管の部材構成自体は第１図に示すも
のと同様であるので詳細な説明は省略する。

第１図は示すようなカラー受像管に於いて、スクリーン
(4)に近接対向して配設されるシヤドウマスク(5)の電子
銃側主面にV₂O₅を含んだガラス層、例えば鉛ぼう酸塩ガ
ラスを主体とする被覆層が形成される。この被覆層は、
例えばPbO：約80wt%、B₂O₃：約10wt%、SiO₂：約5%wt%を
少なくとも含む鉛ほう酸塩ガラスにV₂O₅を約３％wt％少
なくとも添加したものである。

このような鉛ほう酸塩ガラスををシヤドウマスクの主面
に形成するに際し考慮すべきことはシヤドウマスク透孔
の目詰まりと形成膜厚の均一化である。従つてはけ塗り
はあまり好ましくない。簡便で量産性に富む方法として
は、例えばニトロセルロースを数％溶かした酢酸ブチル
アルコール溶液で溶かされた鉛ほう酸ガラスをスプレー
法で塗布する方法である。

このように鉛ほう酸塩ガラスをシヤドウマスクの主面に
形成した後、シヤドウマスクを所定の枠台に乗せて、最
高温度が約４４０℃でその保持時間が３５分以上ある炉
を通過させると、シヤドウマスク(5)の電子銃側に、結
晶化された鉛ほう酸塩ガラス層が形成できる。この鉛ほ
う酸塩ガラスはPbOの重量パーセントが44〜93％の範囲
でガラス化するが、結晶化に対し安定なのは70〜85％で
あり、この範囲が量産に適している。

ところでこのような鉛ほう酸塩ガラスを結晶化するため
には、600〜450℃の最高温度とそれを30分以上保持され
る炉が必要であるが、パネル(1)とフアンネル(2)との封
着時に同時に封着炉で結晶化するか、或はシヤドウマス
ク(5)とマスクフレーム(7)との結合体のスタビライズ工
程で同時に結晶化すれば特別に加熱炉を準備したり加熱
工程を設ける必要はなく工業的に非常に有利となる。こ
のように従来の封着炉条件で最適化結晶させるため必要
に応じて、ZnOやCuOを鉛ほう酸塩ガラスに添加してもよ
い。この場合、熱膨張係数をあまり変化させないでより
低温で結晶化させることが可能となる。

以上のような構成によるカラー受像管を動作させた場合
に生じる電子ビームが被覆層に射突した時の状態につい
て第２図及び第３図を用いて説明する。図中同一符号は
同一部分を示し第３図は第２図の(A)部近傍を示す。第
２図及び第３図において、シヤドウマスク(5)がドーミ
ング現象を生じていない状態での電子ビーム(10)はスク
リーン(4)の所定位置(12)にランデイングする。ここで
仮にシヤドウマスクに入射する電子ビーム密度が増大し
シヤドウマスクが加熱されドーミング現象を生じた場
合、即ちシヤドウマスク(5a)が熱状態の電子ビーム(11)
はシヤドウマスク(5a)のドーミングと共に管軸(16)方向
に移動し、電子ビームのランデイング地点も(12)から(1
2a)へ移動する。即ち本来地点(12)へランデイングすべ
き電子ビームはドーミング現象によつて管軸側の地点(1
2a)にミスライデイングし、地点(12)と(12a)のミスライ
デイング量が各色発光螢光体の配列によるライデイング
余裕度の限界を超えると色純度の劣化を生ずることにな
る。ここで本発明の場合、シヤドウマスクの電子銃側主
面の非透孔部分(13)には被覆層(14)が形成されており、
特に局部的に高い電子流密度の部分が生じた場合、被覆
層(14)は低導電率材から形成されているので電子流密度
に対応して負に帯電することになる。すなわち、一時的
に電子を吸収する役目をはたすことになる。そしてこの
吸収された電子による負の帯電、特にシヤドウマスク
(5)の透孔(15)の管軸(16)側の表面に帯電した負電荷は
電子ビーム(11)を管軸(16)より遠ざかる方向に軌道(10
a)を偏向する。従つてドーミング現象により所定のラン
デイング地点(12)より管軸(16)方向に移動する筈の電子
ビームランッデイング地点(12a)を再び元のランデイン
グ地点(12)に戻すように相殺的に作用することとなり、
ドーミング現象が生じても電子ビームのミスランデイン
グを抑制減少させることができる。このようなミスラン
デイング抑制作用は被覆層(14)がシヤドウマスクの電子
銃側主面の非透孔部に形成されているので、主面各部の
電子流密度に対応して被覆層(14)の負帯電分布が生じて
おり、通常の映像映出時の電子流密度程度ではこのライ
デイング抑制作用に弱く充分ライデイング余裕度の範囲
内にあるが、ドーミング現象を生ぜしめるような場合に
はドーミング抑制作用と協調してより有効に作用する。
また被覆層には管が作動している限り常に電子ビームが
射突しているので、従来の例えば特公昭57-18824号公報
に示されているものに比べてその作用面積部分は非常に
大きく、また抑制作用の生ずる時間的遅れは殆んどない
と考えてよい。ところでこのような被覆層(14)は例えば
局部的に高い電子流密度が消失した場合、被覆層(14)に
帯電していた負の電荷はドーミングの消失に対応して減
少していなければならない。今背影部分の負電荷密度に
対して局部的に電子ビーム密度が大でΔＣだけ高い局部
的な負電荷密度の状態から映像が全て同一の背景部分に
戻ったと仮定した時、ドーミングがほぼ消失した時点で
悪くともΔＣが20乃至30%程度には減少していなければ
ならない。このためには被覆層の導電率は常温で10^-5乃
至10_-12Ω^-1m^-1であることが必要である。即ち被覆層の
導電率が上記以上に良いと負帯電現象が充分に作用せ
ず、逆に悪いと絶縁物に近く負帯電現象が所定の時間内
に解消されず逆にミスライデイングを助長することにな
る。被覆層が鉛ほう酸塩ガラスを主体とする場合、V₂O₅
を添加することによつて導電率を変化させることができ
る。V₂O₅の添加量はシヤドウマスクの形状や大きさ或は
管種に応じて適宜選択することができるが、上記導電率
の範囲内とするためにはV₂O₅の添加量は３乃至20重量％
とすればよい。例えば前記実施例のようにV₂O₅を約３重
量％添加した時の導電率は約10^-12Ω^-1m^-1であつた。

更に本発明では、封着温度近傍での熱膨張係数がシヤド
ウマスクより小さい被覆層を高温にてシヤドウマスクに
封着接合しているため封着後にシヤドウマスクに残留引
張り応力、逆にガラスに残留圧縮応力が発生している。

すなわち、第４図(a)に示すように、金属(12)とガラス
(11)が高温、例えば440℃に加熱された封着前の状態で
は両者の長さＬは同一であつたとする。この状態から第
４図(b)に示すうに両者を封着しない尽で常温まで戻し
た場合は、ガラスの熱膨張よりも金属のそれがわずかに
大きく選択してあるので、両者の長さの関係はｇ＞
ｍとなる。一方、第４図(c)に示すように金属(12)とガ
ラス(11)を高温で封着結合し常温まで冷却した場合は、
ガラスは金属のためにより縮み、逆に金属はガラスがあ
るが故にその熱による収縮が途中で妨げられる。従つて
結局封着結合後の常温での長さは、ｇ＞＞ｍとな
る。この結果ガラス内部には圧力応力Pcが、金属内部に
は引張応力P_Tが残留歪力として常に残ることになる。従
つて、本発明によるカラー受像管を動作させた場合、電
子ビームが射突する鉛ほう酸塩ガラスを主体とする被覆
層で発生した熱でシヤドウマスクの温度が上昇するがシ
ヤドウマスクには残留引張り応力が作用しているため、
シヤドウマスクの温度上昇初期の熱膨張も機械的に抑制
することができる。この機構を第５図を用いて説明す
る。第５図は物質の原子間隔の関数（横軸）としてあた
えられた固体中のポテンシヤルエネルギー（縦軸）を示
す図である。一般にある温度における電子の振動は調和
的でないため、ポテンシヤル曲線も絶対零度におけるポ
テンシヤルエネルギー点Ｚを中心に非対称となる。従っ
て第５図において、常温でＡとＢに対応する位置のあい
だで振動している原子間の平均距離はa_Rであるが、温度
が上昇するにしたがってエネルギーが増加しＣとＤに対
応する位置を振動するとポテンシヤル曲線の非対称性の
ため原子間の平均距離はa_Hとなり振動の振巾が増加する
にしたがって移動する。このような固定中の原子の平均
位置の移動Δ＝a_H−a_Rが熱膨張であることはよく知ら
れている。

ここで本発明による常温においてシヤドウマスクに残留
応力をかけた場合の熱膨張を考える。この場合残留引張
応力によりシヤドウマスクを構成する原子の間隔は広が
るが、これを第５図上で表現すれば縦軸すなわちポテン
シヤルエネルギーの大きさは不変で、横軸すなわち原子
間隔を表わす単位長さがｕからu_Tに拡大されたことと等
価になる（新しい横軸は点線で示す）。従つて、従来は
電子ビームによるシヤドウマスクの温度上昇で、a_H−a_R
＝Δだけ熱膨張したものが（実線で示す横軸）本発明
によるシヤドウマスクでは残留引張り応力が存在するた
め、第５図の点線で示した横軸上のA_H−A_RH＝Δ_Ｔだ
け熱膨張する。ところが、前述した如く実線で示す横軸
の単位長さｕは点線で示す横軸の単位長さu_Tより小さく
表現されているため、従来の熱膨張量Δと本発明によ
る熱膨張Δ_Ｔとの関係は、Δ_Ｔ＝（ｕ／ｕ_Ｔ）×Δ
となり、明らかに本発明によりシヤドウマスクの熱膨
張量Δ_Ｔは従来より小さくなる。

ところで、ガラスではその圧縮強度が引つ張り強度の約
10倍であり、従つて封着後ガラスにわずかに圧縮応力が
加わっている状態にすることが好ましく、このような観
点からも、本発明のPbOの重量％が70〜85％で熱膨張係
数が0.7〜1.2×10^-5／℃の鉛ほう酸塩ガラスを主体とす
る層を熱膨張係数が約1.2×10^-5／℃の冷間圧延鋼板か
らなるシヤドウマスクに封着接合することは非常に好適
する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば大規模な製造設備や作業性
及び作業時間の増加を伴なうことなく、シヤドウマスク
のドーミング現象及び電子ビームのミスランデイングを
効果的に抑制減少して色ずれや色むら等の色純度劣化を
改善することができ、工業的量産性に富むカラー受像管
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシヤドウマスク型カラー受像管の構成を示す概
略断面図、第２図はシヤドウマスク近傍での動作を説明
するための模式図、第３図は第２図のＡ部を拡大して示
す拡大模式図、第４図(a)乃至第４図(c)はガラスと金属
の封着現象を説明するための模式図、第５図は固体の熱
膨張現象を説明するための模式図である。 (1)……パネル、(2)……フアンネル (3)……ネツク、(4)……スクリーン (5)……シヤドウマスク、(6)……電子銃 (7)……フレーム、(10)……電子ビーム (14)……被覆層、(15)……透孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光色の異なる蛍光体群の形成されたスク
リーンとこのスクリーンに近接対向し多数の透孔の穿設
された主面を有するシヤドウマスクとこのシヤドウマス
クを介して前記スクリーン上の蛍光体を選択発光せしめ
る電子ビームを射出する電子銃とを備えたカラー受像管
において、前記シヤドウマスクの前記電子銃側の主面に
低導電率の少なくともV₂O₅を含むガラスを主体とする被
覆層を有することを特徴とするカラー受像管。
【請求項２】前記被覆層中のガラスが鉛ほう酸塩ガラス
からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
カラー受像管。
【請求項３】前記被覆層の導電率が10^-5乃至10^-12Ω^-1m
^-1であることを特徴とする特許請求の範囲第１項および
第２項記載のカラー受像管。
【請求項４】前記V₂O₅の添加量が３乃至20重量％である
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のカラー受
像管。
【請求項５】前記被覆層が高温加熱処理により前記シヤ
ドウマスクに封着接合されていることを特徴とする特許
請求の範囲第４項記載のカラー受像管。
【請求項６】前記被覆層の封着接合温度における熱膨張
係数が前記シヤドウマスクの封着接合温度における熱膨
張係数より小さいことを特徴とする特許請求の範囲第５
項記載のカラー受像管。