JPH034425A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、カラー受像管の蛍光面を形成に使用される
露光装置に関する。

（従来の技術） 一般にカラー受像管は、第７図に示すように。

パネル■およびファンネル■からなる外囲器を有し、そ
のパネル■内側に装着された多数の透孔の形成されたシ
ャドウマスク■に対向して、パネルの内面に蛍光面（至
）が形成されている。この蛍光面に）は、青、緑、赤に
発光するストライブ状またはドツト状の３色蛍光体層か
らなる。また１画面のコントラストを向上させるために
、この３色蛍光体層の間隙部にカーボンなどを主成分と
する非発光層を設けて、いわゆるブラックストライプ型
またはブラックマトリックス型としたものもある。

この蛍光面（イ）への画像の表示は、電子銃■から放出
される３電子ビーム（６Ｂ）　、　（６Ｇ）　、　（６
Ｒ）をファンネル■外側に装着された偏向ヨーク■の形
成する磁界により水平方向および垂直方向に偏向して、
蛍光面（イ）を走査することによりおこなわれる。した
がって、この蛍光面（イ）上に色純度良好な画像を表示
するためには、第８図に示すように、シャドウマスク■
に対して、その透孔■を通過した各電子ビーム（６Ｂ）
　、　（６Ｇ）　、　（６Ｒ）が対応する蛍光体層（９
Ｂ）　。

（９Ｇ）、　（９Ｒ）に正しく射突するようにすること
が必要である。特にシャドウマスク■の透孔０に対する
３色蛍光体層（９Ｂ）　、　（９Ｇ）　、　（９Ｒ）の
位置は、名電子ビーム（６Ｂ）　、　（６Ｇ）　、　（
６Ｒ）の偏向角度にしたがってその見掛は上の射出位置
（偏向中心）が変化するため、各対応する蛍光体層（９
Ｂ）　、　（９Ｇ）　、　（９Ｒ）に電子ビーム（６Ｂ
）　、　（６Ｇ）　、　（６Ｒ）が正しく射突するよう
にするためには６パネルＯ）内面に各点において、シャ
ドウマスク■の透孔０に対する３色蛍光体層（９Ｂ）　
。

（９Ｇ）、　（９Ｒ）の位置を変化させる必要がある９
すなわち５第９図にインライン型電子銃から放出される
一列配置の３電子ビ・−ムのセンタービーム（６Ｇ）に
ついて示すように、この電子ビーム（６Ｇ）は、偏向ヨ
ーク■の磁界強度が均一とすると、その偏向磁界（１１
）内を円軌道を描いて進み、偏向磁界（１１，）を出た
のちに直進し、シャドウマスク■の透孔（ハ）を通って
蛍光体層（９Ｇ）に射突する。したがって、電子ビーム
（６Ｇ）の見掛は上の射突位置、すなわち直Ｉ！軌道の
延長線が管軸（Ｘ輔）と交わる偏向中心（Ｆ）の位置が
偏向角度γにしたがって変化する。つまり、偏向角度が
零の場合に対して偏向角度γの場合はΔＰ蛍光面０）側
に前進するγ−ΔＰ特性をもっている。

一方、従来より蛍光面は、第１０図に示すように、パネ
ル内面に蛍光体と感光性樹脂を主成分とする蛍光体スラ
リを塗布、乾燥し、その被膜をシャドウマスクを介して
露光することによりシャドウマスクの透孔に対応するパ
ターンを焼付けたのち。

現像して未感光部を除去することにより任意１色の蛍光
体層を形成する３そして、その各工程を３色蛍光体層に
ついて繰返すことにより形成している。特に非発光層を
有する蛍光面については、上記３色蛍光体層の形成に先
立って、感光性樹脂を塗布し、類似の方法により３色蛍
光体層形成位置にシャドウマスクの透孔に対応する感光
性樹脂のパターンを形成したのち、非発光性塗料を塗布
し、その後、この非発光性塗料を感光性樹脂のパターン
とともに剥離して３色蛍光体層形成位置に空隙部をもつ
非発光層を形成する。二とにより製造される。

この蛍光体層、非発光層のいずれの場合でも。

パネル内面に形成した被膜を露光する先は直進するため
、この露光工程では、第１１図に示すように。

シャドウマスク■を装着したパネル■と露光光源（１３
）との間に、光源（１３）から放射される光（１４）の
軌道を上記電子ビ・−ムの軌道に近似させる補正レンズ
（１５）を配置した露光装置が用いられている。

なお、（１６）は上記被膜を部分露光するためのシャッ
ターであり、（１７）はその露光領域を制御する開孔で
ある。

このような補正レンズ（１５）としては、かっては球面
レンズが用いられていたが、カラー受像管の構造が複雑
になるにつれて１．単純なレンズではγ−Δｐ特性を補
正することができなくなり、現在では複雑な表面形状を
もつ非球面レンズが用いられている。

この非球面レンズの表面形状は、レンズの底面の中心を
原点とする直交座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）で表すと、任意点
における表面高さ又は、ｘ＝ｆ　（ｙｔ　ｚ）　　　　
　　　ＣＤで表される。また、極座標（ｒ＋　θ）では
、χ＝ｆ　（ｒ、　　θ）　　　　　　　　■ｒ＝νｙ
２　＋ｚ２ θ＝　ｔａｎ−″（ｙ／ｚ） 表され、−収約には、たとえば０式は多項式で表される
。

このような式を用いておこなわれる補正レンズの設計は
、各係数ａｉＪの変化量に対して露光光源から放射され
る光がどのように変化するか、蛍光面の全面にわたり追
跡し、蛍光面全面の電子ビームの入射位置との誤差が一
定値（通常１０ミクロン）以下になるように設計される
。しかし、このような方法で設計しても、補正レンズの
限られた数少ない点における誤差を小さくすることは比
較的簡単にできるが、補正レンズ面の任意の点で誤差を
小さくするように係数ａｉＪを設定しても、その係数ａ
ｉＪは、一般に他の大多数の点で誤差を大きくするよう
に作用するので、蛍光面上のすべての点において所望の
誤差以下になるように設計することは極めて困難である
。たとえ高性能超高速の電算機を使用しても、設計に時
間がかかるばかりでなく、多くの場合、係数ａｉＪの変
更は豊富な経験による判断を必要としている。

したがって、偏向角の大きい１１０度偏向カラー受像管
や大形カラー受像管などのように偏向磁界が複雑なカラ
ー受像管では、補正レンズの設計に多大の時間がかかり
、なおかつ所望の特性を備える補正レンズにすることが
できない。

他の補正レンズの設計方法として、特公昭４７−４０９
８３号公報や特公昭４９−２２７７０号公報には、第１
２図に示すように、補正レンズ（１５）を複数部分に分
割し、その各部分ごとにその表面の傾斜を決定する方法
が示されている。このような方法は、分割された各部分
ごとに露光時の光の軌道を電子ビームの軌道に精度よく
一致させることができ、γ−Δｐ特性を満足する補正レ
ンズとすることができる。しかし、このような補正レン
ズ（１５）は２分割された各部分の境界部に段差（１８
）ができるため。

特に３色蛍光体層の間隙部に非発光層を設けるブラック
ストライプ型やブラックマトリックス型の蛍光面に対し
ては、その段差（１８）に起因する光量不均一のために
蛍光面にむらが生じやすい、これを解決する方法として
、露光時に補正レンズ（１５）を揺動する方法や段差部
を遮光する方法があるが。

いずれも蛍光面のむらを十分に満足する品位にすること
はできない。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように、カラー受像管の蛍光面は、パネル内面に
形成された蛍光体スラリや感光樹脂などの被膜にシャド
ウマスクの透孔に対応するパターンを焼付けるとき、露
光光源から放射される光の軌道を偏向ヨークの形成する
磁界により偏向される電子ビームの軌道に近似させる補
正レンズが用いられる。しかし、この補正レンズの表面
形状は複雑で、蛍光面上のすべての点において良好なラ
ンディングが得られるように設計することが困難であり
、特に広偏向角カラー受像管や大形カラー受像管などの
偏向磁界が複雑なカラー受像管の蛍光面については、所
望の補正レンズが得られていない。

発明者は、その原因を種々調査した結果、補正レンズの
設計を困難にしている大きな原因は、電子ビームに対す
る水平偏向のγ−Δｐ特性と垂直偏向のγ−Δｐ特性と
の相違にあることを見出だした。

すなわち、第１３図に示す補正レンズ（１５）の任意点
Ｐにおける表面高さＸは、Ｐ点だけでは決まらず、補正
レンズ（１５）の中心軸からの傾斜の総和として決定さ
れ、かつ一般に、Ｚ軸上およびＹ軸上については、それ
ぞれ各ランディング特性を完全に満足する曲面とするの
で、任意点Ｐにおける表面高さＸは、　Ｚ軸上の２１か
ら出発した場合とＹ軸上のｙｉから出発した場合とが一
致した場合のみに、Ｙ方向およびＺ方向ともに完全に補
正するものとなる。しかし、第４図（ａ）示すように、
Ｚ軸上の２１における表面高さをｘ（ｏ＋ｚＪとし。

この２１からＹ方向に点Ｐの表面高さを決定してゆくと
１点Ｐの表面高さは曲線（１９ａ）上のｘ２となる。一
方、同（ｂ）示すように、Ｙ軸上のｙｌにおける表面高
さをｘ（ｙｔｔ　ｏ）とし、このｙ８から２方向に点Ｐ
の表面高さを決定してゆくと１点Ｐの表面高さは曲線（
１９ｂ）上のＸ、となり、Ｚ軸からＹ方向への補正と、
Ｙ軸からＺ方向への補正とは必ずしも一致しない、むし
ろ一致しない場合がおおい、これは、電子ビームを水平
方向に偏向するときの偏向中心と垂直方向に偏向すると
きの偏向中心との差に基づくものであり、どのような曲
面表示式を用いても、蛍光面上のすべての点においてラ
ンディング誤差を満足できる程度に補正する補正レンズ
を設計することは不可能であることを見出だした。

このような問題は、ブラックストライプ型などのように
垂直方向に延びるストライブ状の蛍光面を有し、垂直方
向のランディングを考慮する必要のないカラー受像管で
は、あまり問題とならないが、蛍光体層がドツト状のカ
ラー受像管、特に偏自負が１１０°の広偏自負カラー受
像管や大形カラー受像管では大きな影響があられれる。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、
従来の補正レンズでは十分満足できるように補正できな
かった蛍光面を容易に形成することができる露光装置を
構成すること裂目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） カラー受像管の蛍光面形成に使用される露光装置におい
て、パネル内面に形成された感光性樹脂または蛍光体ス
ラリの被膜に対して露光領域を規制するシャッターの移
動と同期して、見掛り上記被膜を露光する光源が移動す
る如く」二記光源からの光の軌道を変更するための光学
系を設け、駆動装置により上記シャッターの移動と同期
して上記光の軌道が変更するように光学系を動かすよう
に構成した。

（作用） カラー受像管の蛍光面全面にわたりランディング特性を
良好にするためには、γ−Δｐ特性に基づく水平偏向の
偏向中心と垂直偏向の偏向中心とがほぼ一致するように
シャッターの移動と同期して光源を移動するとよいが、
この場合の光源の移動はごくわずかであり、光源自体を
機械的に高精度に移動することは固装であるが、上記の
ように光源からの光の軌道を変化させる光学系を設け、
シャッタ・−の移動と同期して見掛」；光源が移動する
如くこの光学系を動かすと、等価的に光源の移動を光学
系にＪ：る光の軌道の変更により高精度におこなうこと
ができる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。

第３図および第４図に示すように、補正レンズ（２０）
の底面（露光光源側の面）の中心を原点とし、補正レン
ズ（２０）の中心軸をＸ軸とする直交座標において、露
光光！　（１３）がそのＸ軸上の点Ｘｏ　ｃｏ。

０）に位置するとする。また、パネルω内面をＸ軸上の
ｘｌを通るＹ−Ｚ平面に平行な平面と仮定する。この場
合、露光光ｇ（１３）から放射された光は、破線（２１
）で示すように補正レンズ（２０）により屈折し、シャ
ッター（１６）の開孔（１７）、シャドウマスク■の透
孔を通ってパネル■内面上のｙ、に達する。そして、シ
ャッター（１６）の開孔（１７）に対応する領域（２２
）を露光する。ここで−Ｖ＞に入射する電子ビームを偏
向装置の垂直偏向磁界によりｙｌに入射するように偏向
した場合の偏向中心が同じｙｌに電子ビームが入射する
ように偏向する水平偏向磁界の偏向中心より、　Ｘ４だ
けパネルＯ）側にあるとすると、電子ビームとおなじ軌
道を通ってｙｉに光を投射するためには、実線（２３）
で示すように、゛露光光源（１３）を上記偏向方向（ｙ
ｘ→ｙ１の方向）、すなわちＹ軸方向に移動するシャッ
ター（１６）とは逆方向にｘｏ　を通るＺ−Ｙ平面上を
ｙ２だけ移動すればよいことになる。すなわち。

垂直偏向磁界のγ−ΔＰ特性がγ＝γ、のとき、Δｐ＝
ｘ４とすると、 ｙ　：　ｘ４１　ｔａｎγ１ で示す関係が成立し、シャッター（１６）の移動方向と
は逆方向に露光光源（１３）をｙ２だけ動かせばよいこ
とになる。

したがって、この露光光源（］３）の移動を、蛍光面全
面にわたり良好なランディング特性が得られるようにお
こなうには、つぎのようにすればよい。

たとえば第３図のｚ＝ｚ、で示される直線（Ｚ軸）近傍
のランディング特性を重視すると、ｙ＝ｏにおけるＺ軸
方向のγ−ΔＰ特性が γ＝γ２でΔｐ＝ｘ。

であり、’／”ｙｌにおけるＺ軸方向のγ−ΔＰ特性が γ＝γ、でΔＰ＝Ｘａ とし、　Ｘ、＞Ｘ、とすると、γ＝γ１のときのΔＰは
、 ΔＰ””Ｘｓ　　（Ｘｓ　　　Ｘｉ） とすればよく、このときの露光光源（１３）の移動量ｙ
４は、 ’／＊”　　（Ｘ４　　（Ｘｉ　　　Ｘｉ））ｔａｎγ
１となる。

このγ−Δｐ特性の決め方は、蛍光面」二のどの部分の
ランディング特性を重視するかで変わるが、いずれの場
合でも、露光光源（１３）の移動量ｙ、Ｉｌ。

γ−Δｐ特性のΔｐをｘ８とすると。

ｌｍ＝Ｘ５９ｔａｎγ１ となる。

第１図に上記露光方法を実施する露光装置を示す、この
露光装置は、パネルのを位置決め支持する支持台（２５
）を有し、この支持台（２５）の下方に露光光源（１３
）が設置されている。この露光光ｉ１［（１３）として
は１通常、水冷式または空冷式の超高圧水銀灯が用いら
れるが、そのほかにレーザ光、あるいはレーザ光を光フ
ァイバなどの光導缶体を介して放射するものも使用でき
る。また、上記支持台（２５）に接近してその下部にＺ
軸方向（水平方向）に長い開孔（１７）が形成されたシ
ャッター（１６）が配置されている。そして、このシャ
ッター（１６）と露光光源（１３）との間に補正レンズ
（２ｏ）が配設され、さらに、この補正レンズ（２０）
と露光光源（１３）との間に、露光光！　（１３）に接
近して平らなガラス板からなる光路変更光学系（２６）
が配置されている。

上記シャッター（１６）には、これをＹ軸方向（垂直方
向）に動かすためのラック（２８）が取付けられ。

このラック（２８）と歯合するピニオン（２９）をモー
タ（３０）によりベルト（３１）を介して正逆回転する
ことにより、シャッター（１６）をＹ方向に往復動させ
るようになっている。また、光路変更光学系（２６）の
中央部には、プーリー（３２）が取付けられ、ベルト（
３３）を介して上記モータ（３０）の駆動により、上記
シャッター（１６）のＹ方向往復動と同期して矢印（３
４）で示すように揺動するようになっている。

なお、第１図において、　ＧＥはパネル■に装置された
シャドウマスク、　（３５）はパネル■に塗布形成され
た感光樹脂または蛍光体スラリの被膜である。

ところで、前記のようにランディング特性良好な蛍光面
を形成するためには、露光領域を限定して、その露光領
域ごとにγ−Δｐ特性に基づく水平偏向の偏向中心と重
置偏向の偏向中心とを一致させるように露光光源（１３
）の位置を移動させる部分露光が必要であるが、上記の
ように露光装置を構成すると、光路変更光学系（２６）
の揺動により、見掛は玉露光光源（１３）が移動した如
く等価的に光源（１３）からの光の軌道を精度よく変更
することができ、この光路変更光学系（２６）の揺動を
シャッター（１６）の移動と同期させて部分露光するこ
とにより、パネル■内面の全面にわたりランディング特
性良好な蛍光面を形成することができる。

たとえば２５インチ１００度偏向のカラー受像管につい
ては、所要の蛍光面を形成するために必要な露光光源（
１３）の移動量は、約０．２■であり、　この微小移動
量を正確にシャッター（１６）の移動と同期させて光源
（１３）を微小移動させることになるが。

このような光１ｌｌ（１３）自体の微小移動を機械的に
精度よくおこなうことはきわめて困難である。しかし、
平らなガラス板からなる光路変更光学系（２６）を用い
ると、２５インチ１００度偏向カラー受像管の場合、露
光装置の各部の寸法は、 光ｇ（１３）から補正レンズ（２の下面までの距離　　
　６３．１５■光源（１３）からシャッター（１６）ま
での距離　　　　　２１５．０５ｍ光１（１３）からま
でのシャドウマスク■までの距離　３２６．０５ｍ光源
（１３）からまでのパネル■内面までの距離　　　３３
６．３５ｍ補正レンズ（２の中心の厚さ　　　　　　　
　　　　　８１１１１である。したがって、光路変更光
学系（２６）が板厚の薄い平板ガラスからなり、そのガ
ラス屈折率ｎを１．５１６８とすると、第２図に示すよ
うに、光路変更光学系（２６）の傾斜が小さい場合、Ａ
Ｂ〜ＡＣ とすることができる、したがって、光路変更光学系（２
６）の板厚をｔ、この光路変更光学系（２６）に入射す
る光の入射角θい屈折角を０２とすると、光源（１３）
の見掛は上の移動量Ｘは。

ｘ＝ｔｓｉｎ（θ１−θ２） θ、＝ｓｉｎ−″（ｇｉｎθ１Ｘ　１．５１６８）ｓｉ
ｎθ１−ｓｉｎθ、＝ｓｉｎθ、　−ｓｉｎ　（ｓｉｎ
−θＸ　１．５１６８）＝　ｓｉｎθ１−１．５１６８
ｓｉｎθ。

−１，５１６８ｓｉｎθ１＝ｘ／ｌ したがって、平板ガラスの板厚ｔを１０■とすると。

光ｉ！［ｉ［（１３）の移動量０．２園に対して。

１．５１６８　ｓｉｎθ１＝０．０２ θ、＝−２，２゜ となる。また、平板ガラスの板厚ｔを特徴とする特許 −１゜５１６８　ｓｉｎθ＝０．２ θ、、　＝　−２２゜８＠ となる。

つまり、光路変更光学系（２６）のガラス板厚ｔを。

たとえば１ｍとすると、シャッター（１６）の最大移・
動量に対して約２３＠傾ければよく、シャッター（１６
）の移動と同期して精度よく傾けることが可能となる。

また、上記露光装置によれば、従来のように補正レンズ
の任意点における表面高さをＹ軸上から得られる値とＹ
軸上から得られる値とを一致させる妥協的な設計をおこ
なう必要はなく、」ユ記実施例の場合では、補正レンズ
の表面高さは、Ｙ軸上から決定した簡易設計のものを使
用して所栗の蛍光面を形成することができる。

なお、上記実施例では、露光装置の光路変更光学系を平
らなガラス板で構成したが、この光路変更光学系は第５
図に示すように、露光光源（１３）側を凹面とする球面
状に形成したものでもよい。

また、光路変更光学系の揺動機構としては、上記実施例
のベルト、プーリなどを用いた機構のほか、第６図に示
すクランク機構（３７）など他の機構でもよい、特にこ
の揺動機構をクランク機構（３７）で構成すると、その
光路変更光学系（２６）への取付は位置を変更すること
により、揺動角度を容易に調整することができる。

さらに、上記実施例では、シャッターをＹ軸方向に動か
す場合について述べたが、このシャッターの移動は、Ｚ
軸方向でもよい。

また、使用する補正レンズについては、ｘ＝ｆ　（ｙ、
ｚ） のどとき単一な数式で表面形状を表わせるものばかりで
なく、複数の数式で表わせるもの、あるいは複数のブロ
ックに分割され、表面に段差を有する補正レンズも使用
可能である。

また、γ−ΔＰ特性については、光の軌道がＸ軸と交わ
らない場合は、Ｙ−Ｘ平面あるいは２−Ｘ平面に投影し
た場合の交角を用いればよい。

［発明の効果］ パネル内面に形成された感光性樹脂または蛍光体スラリ
の被膜に対して露光領域を規制するシャッターの移動と
同期して、上記被膜を露光する光源が見掛上移動する如
く光源からの光の軌道を変更するための光学系を設け、
駆動装置により上記シャッタ・−の移動と同期して上記
光の軌道が変更するように光学系を動かすように構成す
ると。

ランディング特性良好な蛍光面を形成上に必要な光源の
移動を等価的に光学系による光の軌道変更により高精度
におこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の詳細な説明図で、第１
図はその一実施例であるカラー受像管の蛍光面の形成に
用いら九る露光装置の構成図、第２図はその光路変更光
学系を説明するための図６第３図はその霧光方法の原理
を説明するための斜視図、第４図は同じく上記露光方法
の原理を説明するためのＸ−Ｚ平面図、第５図は光路変
更光学系の他の形状を示す図、第６図は光路変更光学系
の他の揺動機構を示す図、第７図ないし第１１図は従来
技術の説明図で、第７＠はカラー受像管の構成図５第８
図は蛍光面の３色蛍光層に対する３電子ビームのランデ
ィングを説明するための図、第９図は偏向磁界による偏
向中心の移動を説明するための図、第１０図は蛍光面の
製造方法を説明するためのブロック図、第１１図は従来
の露光装置の構成図、第１２図（、）および（ｂ）はそ
れぞれ複数部分に分割された補正レンズの平面図および
断面図、第１３図は補正レンズの設計方法を説明するた
めの図、第１４図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１３
図に示した補正レンズのＺ−Ｐ断面の表面形状を示す図
およびＹ−Ｐ断面の表面形状を示す図である。 】・・・パネル　　　　　３・・・シャドウマスク１３
・・・露光光源　　　　１６・・・シャッタ・−１７・
・・開口　　　　　　２０・・・補正レンズ２６・・・
光路変更光学系　２８・・・ラック２９・・・ピニオン
　　　　３０・・・モータ３１・・・ベルト３２・・・
プーリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パネル内面に形成された感光性樹脂または蛍光体スラリ
   の被膜をシャドウマスクを介して露光する光源と、上記
   被膜に対する露光領域を規制する移動可能なシャッター
   と、このシャッターの移動と同期して上記光源が見掛上
   移動する如く上記光源からの光の軌道を変更するための
   光学系と、上記シャッターの移動と同期して上記光の軌
   道を変更するように上記光学系を動かす駆動装置とを具
   備することを特徴とする露光装置。