JPH0456038A - 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） 一般にカラー受像管は、第４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
発光するストライブ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上させるために、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（６１３＞　。

（６Ｇ）、（Ｇ）ｉ）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５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（ＢＢ）　、　（６ｃ）　
、　（ＯＲ）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（１３Ｂ）　、　（６Ｇ
）　、　（６Ｒ）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。

したかって、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）　
、　（８Ｇ）　、　（６Ｒ）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（９１３）　、　（９Ｇ）　
、　（９Ｒ）の位置を変化させることが必要である。

すなわち、第６図にインライン型電子銃から放出される
一列配置の３電子ビームのセンタービーム（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する磁
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（Ｆ）の位置が偏向角度γ
にしたがって変化する。つまり、偏向角度が零の無偏向
の場合に対して偏向角度γの場合は、偏向中心（Ｐ）が
Δｐだけ蛍光体スクリーン（４）側に前進するγ−Δｐ
特性がある。

一方、蛍光体スクリーンは、従来より第７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、その被膜（１３
）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、」
二足３色蛍光体層の形成に先立って、第８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シャ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（ＩＢ）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（ＩＢ）をその下
層の感光性樹脂のパターン（ＩＢ）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、上記
蛍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、露光工程では、第９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、かっ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、 ｘｗ＝ｆ　（ｙ、ｚ）　　・・・・・・・・・・・・・
・・　（１）で表される。また、極座標（「、θ）では
、ｘ−ｆ（ｒ、　　θ）　・・・・・・・・・・・・・
・・　（２）、−召「「７ θ−１ａｎ−’　（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ａ、ｊの変化量に対して光源から放射される光
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１００ミフロンフ下になるよう
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、補正レンズ而の任意
の点で誤差を小さくするように係数ａ＋ｊを設定しても
、その係数ａ１ｊ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、所望の誤差以下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ａｊｊ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１
Ｏ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
ことができ、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
光体スクリー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
正レンズの表面形状は、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
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１１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（ｙ＋　、Ｚｌ　）に
おける表面高さＸは、Ｚ軸上のＺ　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１２図（ａ）に示すように、Ｚ軸上の２１
における表面高さｘ（０，ｚ　　）とし、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ー受像管
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ーンを備え、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
たパネルの内面に形成された感光性蛍光体スクリーン形
成層に投射する光源から放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
せる補正レンズを、レンズの中心から周辺に向かうにし
たがってほぼ連続的に屈折率が変化するレンズとした。

（作用） 上記のように、光源から放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
せる補正レンズを、レンズの中心から周辺に向かうにし
たがってほぼ連続的に屈折率が変化するレンズとすると
、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
にすることができ、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造する
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、この光源（２０）上に、上記支持台（３０
）に位置決めされたパネル（１）の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（２Ｉ）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
道に近似させる非球面レンズからなる補正レンズ（３２
）が配置されている。

この補正レンズ（３２）は、通常、傾斜屈折率ガラス（
ＧＲＩＮ）　　（Ｇｒａｄｌｅｎｔ　Ｉｎｄｅｘ　Ｇｌ
ａｓｓ）といわれているガラスにより形成され、ｆｆ１
２図に直線（３４）で示すように、屈折率がレンズ中心
からの半径の１次関数として、レンズ中心部から周辺部
に向かうにしたがってほぼ連続的に変化している。ここ
でほぼ連続とは、連続的に変化する場合ばかりでなく、
段階的に変化する場合も含まれる。図示レンズでは、レ
ンズ中心Ｏの屈折率を１．５０とし、周辺部に向かうに
したがって半径に比例して大きく、レンズ外Ｐで屈折率
が１．６０になるように変化している。

このような補正レンズ（３２）を使用すると、光源（２
０）から放射される光（２１）のパネル（１）内面上の
移動量を垂直軸（Ｙ軸）方向と水平軸（Ｚ軸）方向とで
異ならしめることができる。すなわち、第３図（ａ）お
よび（ｂ）に３２インチ、アスペクト比が１６：９のカ
ラー受像管にについて、第２図に示した屈折率分布の補
正レンズ（３２）を配置して、パネル（１）内面上の光
の移動量を測定した結果、屈折率が１．５４の一定の補
正レンズを配置した場合に対して、（ａ）に示すように
、Ｙ軸方向には、垂直軸上で１３０μ■、対角部で３４
０μ麿移動し、その差が２１０μｍとなったが、（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、対角部では１００μ畠移動した。すなわち、
上記第２図に示した屈折率分布の補正レンズ（３２）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、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
題点を解決して、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、補正レンズの屈折率をレンズ中
心からの半径の１次関数で変化するものとしたが、この
補正レンズの屈折率は、他の関数で変化させてもよく、
また、レンズ中心からの半径の関数ではなく、水平軸方
向あるいは垂直軸方向の位置の関数としてもよい。また
、適宜補正レンズを設計して、そのレンズの屈折率を測
定し、その測定データに基づいて必要とする補正レンズ
に表面表現式を決定して、補正レンズを製作してもよい
。

［発明の効果］ パネル内面に形成された蛍光体スクリーン形成層に投射
する光源から放出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
ンズを、屈折率がレンズ中心から周辺に向かうにしたが
ってほぼ連続的に変化するレンズとすると、従来、レン
ズ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補正レンズの設計が容品とな
り、特に蛍光体スクリーンの３色蛍光体層がドツト状を
なし、シャドウマスクの電子ビーム通過孔が円形ある広
偏向角カラー受像管や大形カラー受像管の蛍光体スクリ
ーンの形成に使用して、蛍光体スクリーン全面にわたり
良好なランディング特性をもつカラー受像管とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３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図はその補正レンズの屈折率の変化
を示す図、第３図（ａ）および（ｂ）はそれぞれその補
正レンズによる光源からの光の垂直軸方向の移動量を示
す図および水平軸方向の移動量を示す図、第４図はカラ
ー受像管の構成を示す図、第５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ための図、第６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７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８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９図は
従来のカラー受像管用露光装置の構成を示す図、第１０
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１
１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１２図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１１図に示
した従来の補正レンズのｚ−Ｐ断面の表面形状およびｙ
−ｐ断面の表面形状を示す図である。 １・・・パネル、　　　　２０・・・光源、２１・・・
光、 ３１・・・感光性蛍光体スクリーン形成層、３３・・・
補正レンズ、 代理人　　　弁理士　　大　胡　典　夫第 図 Ｌ〉ス”中１シ゛η゛５の、工丘鉛［ 自Ｓ す 第 図 Ｇ 第 図 第 図 第 図 １、 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とこのパネルの内面に
   形成された感光性蛍光体スクリーン形成層に投射する光
   を放射する光源との間に上記感光性蛍光体スクリーン形
   成層に投射す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が配
   置されてなるカラー受像管用露光装置において、 上記補正レンズは屈折率がレンズの中心から周辺に向か
   うにしたがってほぼ連続的に変化するレンズからなるこ
   とを特徴とするカラー受像管用露光装置。