JPH0451421A - カラー受像管用露光装置 - 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体スクリーンの形成に
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ｆｌ　’＋Ｑ’は、第３図に示すように
、パネル（１）およびファンネル（２）からなる外囲器
を有し、そのパネル（１）内側に装着された多数の電子
ビーム通過孔の形成されたシャドウマスク（３）に対向
して、上記パネル（１）内面に蛍光体スクリーン（４）
が形成されている。この蛍光体スクリーン（４）は、青
、緑、赤に発光するストライプ状またはドツト状の３色
蛍光体層からなる。また、この蛍光体スクリーン（４）
上に描かれる画像のコントラストを向」ニさせるために
、特にその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がある。

この蛍光体スクリーン（４）への画像の表示は、電子銃
（５）から放出される３電子ビーム（６Ｂ）（６Ｇ）　
、　（６Ｒ）をファンネル（２）の外側に装着された偏
向ヨーク（７）の形成する磁界により水平および垂直方
向に偏向して、蛍光体スクリーン（４）を水平、垂直走
査することによりおこなわれる。

したがって、この蛍光体スクリーン（４）上に色純度良
好な画像を表示するためには、第４図に示すように、シ
ャドウマスク（３）に対して、その電子ビーム通過孔（
８）を通過した各電子ビーム（６Ｂ）　、　（６Ｇ）　
、　（６Ｒ）がそれぞれ対応する３色蛍光体層（９Ｂ）
　、　（９Ｇ）　、　（９Ｒ）に正しくランディングす
るようにすることが必要である。このランディングにつ
いて、シャドウマスク（３）の電子ビーム通過孔（８）
と３色蛍光体層（９Ｂ）　、　（９Ｇ）　、　（９Ｒ）
との位置関係は、各電子ビーム（８Ｂ）　、　（６Ｇ）
　、　（ｆｉｌ？）の偏向角度にしたがって見掛は上の
射出位置（偏向中心）が変化する。

したがって、３色各蛍光体層（９Ｂ）　、（９Ｇ）　、
　（９Ｒ）に対して対応する３電子ビーム（８Ｂ）　、
　（ＧＯ）　、　（８Ｒ）がそれぞれ正しくランディン
グするようにするためには、パネル（１）内面の各点に
おいて、シャドウマスク（３）の電子ビーム通過孔（８
）に対する３色蛍光体層（９Ｂ）　、　（９Ｇ）　、　
（９Ｒ）の位置を変化させることが必要である。

すなわち、第５図にインライン型電子銃から放出される
一列配置の３市子ビームのセンタービム（６Ｇ）につい
て示すように、電子ビーム（６Ｇ）は、偏向ヨークの磁
界強度を均一とすると、その偏向ヨークの発生ずる磁界
（１１）内を円軌道を描いて進み、この偏向ヨークの磁
界〈１１）を出たのちは直進し、シャドウマスク（３）
の電子ビーム通過孔（８）を通、って蛍光体層（９Ｇ）
にランディングする。したがって、電子ビーム（６Ｇ）
の見掛は上の射出位置、すなわち直線軌道の延長線が管
軸（Ｘ軸）と交わる偏向中心（Ｐ）の位置が偏向角度γ
にしたがって変化する。−）まり、偏向角度か零の無偏
向の場合に対して偏向角度γの場合は、偏向中心（Ｆ）
がΔｐだけ蛍光体スクリーン（４）側に前進するγ−Δ
ｐ特性かある。

一方、蛍光体スクリーンは、従来より第６図（ａ）に示
すようにパネル（１）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７、その被膜（１
３）をシャドウマスク（３）を介して露光することによ
り、シャドウマスク（３）の電子ビーム通過孔（８）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、同（ｂ）に示すように、任意１色
の蛍光体層、たとえば青蛍光体層（９Ｂ）を形成する。

そして、その各工程を他の２色蛍光体層について繰返す
ことにより形成される。

特に非発光層を有する蛍光体スクリーンについては、」
二記３色蛍光体層の形成に先立って、第７図（ａ）に示
すように感光性樹脂を塗布し、その被膜に類似の方法に
より３色蛍光体層形成位置にンヤドウマスクの電子ビー
ム通過孔に対応する感光性樹脂のパターン（１５）を形
成したのち、同（ｂ）に示すように非発光性塗料を塗布
し、その後、この非発光性塗料の被膜（１６）をその下
層の感光性樹脂のパターン（１５）とともに剥離して、
同（Ｃ）に示すように３色蛍光体層形成位置に空隙部（
１７）をもつ非発光層（１８）を形成し、その後、−に
配貨光体層形成方法により、上記非発光層（１８）の空
隙部（１７）に３色蛍光体層を形成することにより製造
される。

この蛍光体層、非発光層形成のいずれの場合も、パネル
内面に形成した蛍光体スラリの被膜（１３）や感光性樹
脂のなどの感光性蛍光体スクリーン形成層を露光する光
は直進するため、露光二Ｕ程では、第８図に示す露光装
置が用いられる。この露光装置は、パネル（１）内面に
形成された感光性蛍光体スクリーン形成層に、そのパネ
ル（１）に装着されたシャドウマスク（３）を介して投
射する光を放射する光源（２０）を有し、そのパネル（
１）と光源（２０）との間に、光源（２０）から放射さ
れる光（２１）の軌道を電子銃から放出される電子ビー
ムの軌道に近似させる補正レンズ（２２）が配置され、
さらに、この補正レンズ（２２）と上記シャドウマスク
（３）との間に上記感光性蛍光体スクリーン形成層の一
部分に光源（２０）から放射される光を投射させる開孔
（２３）が形成され、図示しない駆動装置の駆動により
、その開孔（２３）を通過する光が上記感光性蛍光体ス
クリーン形成層の全域に投射されるように移動する部分
露光用のシャッター（２４）が配置されている。

このような露光装置に配置される補正レンズ（２２）と
しては、かつては球面レンズが用いられたが、カラー受
像管の構造が複雑になるにつれて、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系（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）で表すと、任意
点における表面高さＸは、 ｘ＝ｆ　（ｙ、　　ｚ）　　・・・・・・・・・・・・
・・　（１）で表される。また、極座標（ｒ、　　θ）
では、ｘ＝ｆ　（ｒ、　　θ）　・・・・・・・・・・
・・・・・　（２）、＝ム「肩７ θ＝　ｔａｎ　’（ｙ／ｚ） で表され、−殻内には、たとえば（１）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ａ５．の変化量に対して光源からＪ 放射される光がどのように変化するか、蛍光体スクリー
ン全域にわたり追跡し、蛍光体スクリーン全域の電子ビ
ーム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
ンズ面の任意の点て誤差を小さくするように係数ａ、、
を設定Ｊ しても、その係数ａ１．は、一般に他の大多数の点Ｊ で誤差を大きくするように作用するため、蛍光体スクリ
ーン上の全ての点において、所望の誤差以ドになるよう
に設計することはきわめて困難である。たとえ高性能超
高速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ａ８．の変更は、豊富な経験に
よる判断を必要とＪ 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かかかり
、なおかつ所望のγ−Δｐ特性を備える補正レンズとす
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９
図に示すように、補正レンズ（２２）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、分割された部分ごと
に光の軌道を電子ビームの軌道に精度よく近似させるこ
と力（でき、γ−Δｐ特性を十分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（２２）は、分割された
各部分の境界部に段差（２６）ができるため、特に３色
蛍光体層の間隙部に非発光層が設けられるブラックスト
ライプ型やブラックマトリックス型蛍光体スクリーンに
対しては、その段差（２６〉に起因する光量の不均一の
ために蛍光体スクリーン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（２２）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
光体スクリン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体スクリーンは、パ
ネル内面に形成された感光性蛍光体スクリーン形成層に
シャドウマスクの電子ビーム通過孔に対応するパターン
を焼付けるとき、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
正レンスの表面形状は、複雑で蛍光体スクリーン上の全
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
計することか困難であり、特に広偏向角カラー受像管や
大形カラー受像管なとの偏向磁界が複雑なカラー受像管
については、所望の補正レンズが得られない。

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１０図に示す補正レンズ（２２）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（２２）の中心軸からの傾斜の総和として決定さ
れ、かつ一般に水平軸（Ｚ軸）上および垂直軸（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
足する曲線とするので、任意点Ｐ（ｙｌ、ｚｌ）におけ
る表面高さＸは、２軸上の２　から出発した場合とＹ軸
上のｙｌから出■ 発した場合とが一致した場合のみ、Ｙ軸方向およびＺ軸
方向とも完全に補正するものとなる。しかし、第１１図
（ａ）に示すように、Ｚ軸上の２１における表面高さｘ
（０，ｚ　　）と腰このｚｌからＹ軸方向に点Ｐの表面
高さを決定してゆくと、点Ｐの表面高さは曲線（２８ａ
）上のＸ２となる。一方、同（ｂ）に示すように、Ｙ軸
上のｙｌにおける表面高さｘ（ｙ　　、０）とし、この
ｙｌからＺ軸方向に点Ｐ■ の表面高さを決定してゆくと、点Ｐの表面高さは曲線（
２８ｂ）上のＸ３となり、Ｚ軸からＹ軸方向へ］　１ の補正とＹ軸からＺ軸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の方が多い。

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
のであり、どのような曲面表示式を用いても、蛍光体ス
クリーン上の全ての点において、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た゛した。

このような問題は、ブラックストライプ型カラ受像管な
どのように少なくとも垂直方向に長いストライブ状の蛍
光体層からなる蛍光体スクリンを備え、垂直方向のラン
ディングについては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、特に偏向角が１１０度の広偏向角カラー受
像管や大形カラー受像管では大きな影響が現れる。

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に満足できるように補正でき
なかった蛍光体スクリーン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を目的とする。

［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体スクリーン形成に使用されるカラ
ー受像管用露光装置において、所定位置に位置決めされ
たパネル内面の感光性蛍光体スクリーン形成層に投射す
る光を放射する光源、その光源から上記感光性蛍光体ス
クリーン形成層に投射される光の軌道をカラー受像管の
電子銃から放出される電子ビームの軌道に近似させる補
正レンズ、上記感光性蛍光体スクリーン形成層の一部分
に上記光源から放射される光を投射させる開孔を有し、
駆動装置によりこの開孔が上記感光性蛍光体スクリーン
形成層の全域に上記光源から放射される光を投射させる
ように移動するシャッターのほかに、そのシャッターの
移動と同期して移動かつ回動または回動のみして、上記
シャッターの開孔を通過して上記感光性蛍光体スクリー
ン形成層に投射される光の軌道を変化させる屈折光学系
を配置した。

（作用） 上記のように、光源から感光性蛍光体スクリーン形成層
に投射される光の軌道をカラー受像管の電子銃から放出
される電子ビームの軌道に近似させる補正レンズのほか
に、感光性蛍光体スクリン形成層の一部分に光源から放
射される光を投射させる開孔を有するシャッターの移動
と同期して移動かつ回動または回動のみして、そのシャ
ッターの開孔を通過して感光性蛍光体スクリーン形成層
に投射される光の軌道を変化させる屈折光学系を配置す
ると、従来レンズ面上の全ての点において、傾斜と厚さ
を両立させることが困難であった補正レンズの設計を容
易にし、蛍光体スクリーン全域にわたり、良好なランデ
ィング特性を備えるカラー受像管を製作することかでき
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１図にその一実施例である露光装置を示す。

この露光装置は、パネル（１）を位置決め支持する支持
台（３０）を有し、この支持台（３０）の下部に光源（
２０）が配置されている。この光源（２０）としては、
通常、空冷または水冷式の超高圧水銀ランプが使用され
る。そして、この露光装置においては、上記光源（２０
）上に、」二記支持台（３０）に位置決めされたパネル
（１）内面に塗布形成された蛍光体スラリや感光性樹脂
などの感光性蛍光体スクリーン形成層（３１）にシャド
ウマスク（３）を介して投射する光源（２０）から放射
される光（２１）の軌道を、カラー受像管の電子銃から
放出される電子ビームの軌道に近似させる補正レンズ（
２２）が配置され、この補正レンズ（２２）と上記シャ
ドウマスク（３）との間に上記感光性蛍光体スクリーン
形成層（３１）の一部分に光源（２０）から放射される
光（２１）を投射させる水平軸（Ｚ軸）方向に細長いス
リット状の開孔（２３）が形成され、図示しない駆動装
置により、その開孔（２３）を通過する光が上記感光性
蛍光体スクリーン形成層（３］）の全域に投射されるよ
うに垂直軸（Ｙ軸）方向に移動する部分露光用のシャッ
ター（２４）が配置されている。

さらに、この露光装置では、上記シャッター（２４）の
開孔（２３）に対して、その光源（２０）側に、シャッ
ター（２４）と同期して移動かつあらかじめ決められた
軸（３２）を回転中心軸として所定角度回動することに
より、上記開孔（２３）を通過して感光性蛍光体スクリ
ーン形成層（３１）に投射する光（２１）を軌道を屈折
変化させる屈折光学系（３３）か配置されている。この
屈折光学系（３３）は、上記開孔（２３）を通過する全
ての光（２１）を屈折させる大きさに形成されている。

第２図（ａ）および（ｂ）に３２インチ、アスペクト比
が１６：９のカラー受像管の一例について、屈折率が約
１．５、厚さが８．０ｍｍ、垂直軸方向での最大回転角
度を２０°としたガラスからなる板状の屈折光学系（３
３）をシャッター（２４）の移動と同期して移動かつ回
動した場合のパネル（１）内面上の光の移動量を示す。

屈折光学系（３３）を配置すると、この屈折光学系を配
置しない場合に対して、（ａ）に示すように、Ｙ軸方向
には、垂直軸上で１３０μｍ移動するのに対し、対角部
では３４０μｍ移動し、その差が２１０μｍであるが、
（ｂ）に示すように、水平軸方向には、垂直軸上、水平
軸上ともほぼ零であるのに対し、対角部では１００μｍ
移動する。すなわぢ、屈折光学系（３３）を使用すると
、水平軸方向の移動量に対して、垂直軸方向に約２倍大
きく移動させることができる。

したがって、上記のように屈折光学系（３３）を配置し
て、これをシャッター（２４）の移動と同期して移動か
つ回動させることにより、水平、垂直軸方向の偏向中心
の差による補正レンズ（２２）設計上の問題点を解決す
ることができ、所要の蛍光体スクリーンを形成すること
ができる。

なお、上記実施例では、屈折光学系の一例として屈折率
が約１．５、厚さが８．０ｍｍのガラスからなる板状の
屈折光学系を用いたが、この屈折光学系の作用は、屈折
率が異なってもあまり変わらないため、屈折率の異なる
他のガラス、その他、石英、プラスチックなどで形成し
てもよい。

また、この屈折光学系の回転角度は、実験的に決められ
るが、計算機を用いて決めることも可能である。さらに
、この屈折光学系の回転角度は、シャッターの位置に比
例して変化させてもよいが、位置に関する特定の関数、
たとえば で決められる多項式を用いて決めることもできる。

また、上記実施例では、屈折光学系をシャッターの移動
と同期して移動かつ回動させたが、この屈折光学系をパ
ネル内面の感光性蛍光体スクリン形成層の全域にわたり
光源から投射される光を屈折させる大きさに形成し、シ
ャッターの移動と同期して回動のみおこなう構成しても
よい。

［発明の効果］ 光源から感光性蛍光体スクリーン形成層に投射される光
の軌道をカラー受像管の電子銃から放出される電子ビー
ムの軌道に近似させる補正レンズのほかに、感光性蛍光
体スクリーン形成層の一部分に光源から放射される光を
投射さぜる開孔を有するシャッターの移動と同期して移
動かつ回動または回動のみして、そのシャッターの開孔
を通過して感光性蛍光体スクリーン形成層に投射される
光の軌道を変化させる屈折光学系を配置すると、従来、
補正レンズの面上の全ての点においてレンズ面の傾斜と
厚さを両立させることが困難であった露光装置を改良し
て、所要のストライブ状３色蛍光体層またはその３色蛍
光体層の間隙部に非発光層を有するブラックストライプ
型蛍光体スクリーン、およびドツト状の３色蛍光体層ま
たはその３色蛍光体層の間隙部に非発光層を有するブラ
ッママトリックス型蛍光体スクリーンを容易に形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２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用露光装置の要部
構成を示す図、第２図（ａ）および（１））はそれぞれ
その屈折光学系による光源からの光の垂直方向の移動量
を示す図および水平方向の移動量を示す図、第３図はカ
ラー受像管の構１　つ 成を示す図、第４図は蛍光体スクリーンの３色蛍光体層
とシャドウマスクの電子ビーム通過孔との位置関係を説
明するだめの図、第５図は電子ビームに対する偏向磁界
の影響を説明するための図、第６図（ａ）および（ｂ）
はそれぞれカラー受像管蛍光体スクリーンの３色蛍光体
層形成方法を説明するための図、第７図（ａ）ないしく
Ｃ）はそれぞれカラー受像管蛍光体スクリーンの非発光
層形成方法を説明するための図、第８図は従来のカラー
受像管用露光装置の構成を示す図、第９図（ａ）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構
成を示す平面図およびその断面図、第１０図は従来の補
正レンズの設計方法を説明するための図、第１１図（ａ
）および（ｂ）はそれぞれ第１０図に示した従来の補正
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、　　　　２０・・・光源、２１・・・
光、　　　　　　２２・・・補正レンズ、２３・・・開
孔、　　　　　　２４・・・ンヤッター３１・・蛍光体
スクリーン形成層、 ３２・・・回転中心軸、 ３３・・・屈折光学系、 ２］ 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定位置に位置決めされたパネル内面の感光性蛍光体ス
   クリーン形成層に投射する光を放射する光源と、 この光源から上記感光性蛍光体スクリーン形成層に投射
   される光の軌道上に配置され、この光の軌道をカラー受
   像管の電子銃から放出される電子ビームの軌道に近似さ
   せる補正レンズと、 上記感光性蛍光体スクリーン形成層の一部分に上記光源
   から放射される光を投射させる開孔を有し、駆動装置に
   よりこの開孔が上記感光性蛍光体スクリーン形成層の全
   域に上記光源から放射される光を投射させるように移動
   するシャッターと、このシャッターの移動と同期して移
   動かつ回動または回動のみして、上記シャッターの開孔
   を通過して上記感光性蛍光体スクリーン形成層に投射さ
   れる光の軌道を変化させる屈折光学系とを具備すること
   を特徴とするカラー受像管用露光装置。