JPH06103895A - カラー陰極線管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】螢光面をフォトリソグラフィ技術で形成するた
めの露光装置に装着する光強度分布補正用フィルタの補
正精度を向上させ、白色ムラが殆ど無く、色純度裕度が
向上した製品が得られるカラー陰極線管の製造方法を提
供することにある。 【構成】フィルタ用ガラス基板に対する蒸着パターンの
相対的回転速度を両者の相対位置に応じて変化させ、更
に、ガラス基板の複数の特定個所で透過率を測定して蒸
着により製作中のフィルタの実際の特性が予定特性と解
離していれば其れを補正するように制御して、透過率が
等しい点を連ねた等透過率曲線がガラス基板の横方向に
長いリング状にも形成できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォトリソグラフィ技
術による螢光面形成のための露光装置で用いる光強度分
布補正用フィルタのフィルタ特性を向上させ、表示画像
の白色均一性が向上した、高精細度でアスペクト比の大
きい画面が必要なハイビジョン対応の受像管や情報処理
端末の高精細度なカラーモニタディスプレイ管などの製
造に好適な、カラー陰極線管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー陰極線管の螢光面では、それぞれ
３原色の何れかに発光する微細な螢光体のドット又はス
トライプによって画像が表示されるが、公知のように、
上記螢光体のドットまたはストライプはフォトリソグラ
フィ技術によって形成される。また、現在では、上記螢
光体のドット又はストライプの間の隙間を外光を反射し
ない黒色のブラックマトリクス膜で埋めて、表示画像の
コントラストを向上させることが広く行われているが、
螢光体のドット又はストライプを形成させる個所にブラ
ックマトリクス膜が存在しない個所すなわち開口部をリ
フトオフ法によって形成させるためにブラックマトリク
ス膜塗布の前に形成したフォトレジスト膜の上記個所を
露光させる作業も、螢光体のドット又はストライプ形成
作業に先立ってフォトリソグラフィ技術によって行われ
る。これらのフォトリソグラフィ技術に用いる露光装置
では、陰極線管のパネル内面に塗布したフォトレジスト
膜または螢光体を含む感光性膜を、シャドウマスクを介
して露光させるが、上記パネル内面に形成させた感光性
膜上における照度は何処でも均一になっていなければな
らない。特に、ブラックマトリクス膜や其の開口部の形
成に用いるフォトレジスト膜の膜厚は薄いので、照度の
均一性が強く要求される。露光装置では、電子銃に対応
する光源の大きさは小さく、光源とパネル内面との距離
は、パネル中央部では近く、周辺部では遠く、光により
照射される位置によって光源との距離は大きく相違す
る。そのために上記照度を均一にするために、中央部で
暗く、周辺へ行くのに伴って漸次明るくなる、光強度分
布補正用フィルタを使用している。この光強度分布補正
用フィルタは、透明なガラス基板に遮光用の金属膜を蒸
着させて製作する。

【０００３】なお、このような光強度分布補正用フィル
タに関連する技術については、例えば特開昭５０−４６
２５５公報、特開昭５２−４７６７２号公報等に開示さ
れている。

【０００４】上記光強度分布補正用フィルタは使用中に
次第に金属蒸着膜の酸化が進行して遮光性が低下した
り、傷付いたりするので、カラー陰極線管の製造業者は
時々ガラス基板に金属膜を蒸着して新しい光強度分布補
正用フィルタを作って補充するのが通例である。従来の
光強度分布補正用フィルタは、ニッケルやインコネルな
どの遮光用金属を高融点金属たとえばタングステン板製
の蒸発用ボートに載置した金属蒸着源と透明なガラス基
板との間に蒸着パターンを配置し、ガラス基板か蒸着パ
ターンの何れか一方または双方を回転運動させながら、
ガラス基板へ遮光用金属膜を蒸着させて製作していた。
蒸着パターンは板に金属蒸気を通過させるための開口部
を形成させたもので、ガラス基板上の、時間的に平均し
て蒸着パターンの開口部を通して長い時間蒸着源に面し
ていた個所には金属膜が厚く蒸着され、蒸着源との間を
比較的長い時間にわたって蒸着パターンの開口部でない
部分で邪魔されていた個所への蒸着金属膜は薄くなる。
蒸着パターンの回転速度は従来は一定であったから、蒸
着パターンによる蒸着膜厚の制御は同心円状に行われて
いたことになる。ガラス基板上の遮光用金属の蒸着膜厚
の分布が、横長画面に適したフィルタを作りたいときに
は、長さが比較的長く、幅が比較的短い形状の蒸着源を
用いて、ある程度目的を果たしていたが、所望通りの透
過率分布をもった光強度分布補正用フィルタを作成する
ことは困難であった。この他にも種々困難な問題があ
り、例えば、蒸着源の大きさは、露光時に用いる光源の
大きさに比べて通常は遥かに大きいため、フィルタの中
央部付近の透過率変化傾度を充分大きくすることは難し
いという問題があった。この問題に対しては、本願出願
人は、蒸着パターンの開口部形状を、非線対称、非点対
称に、即ち各象限で夫々別形状にして、フィルタの中心
付近での光透過率が同心円的に外側で確実に増加する光
強度分布補正用フィルタを得る技術を提案している。上
記技術は其の目的に対しては充分良好な結果を示した
が、アスペクト比の高い横長の螢光面形成には不具合な
点があった。なお、光強度分布補正用フィルタの特性
は、露光装置で組合せて用いられる露光光源の種類によ
っても異なるものが要求される。例えば、ストライプ状
螢光体によって構成される従来のテレビジョン受像管の
蛍光膜形成には、光利用効率の高いロングアーク超高圧
水銀灯が用いられて来たが、光源の長さによって光源の
長手方向と直交する方向の不連続性はぼやけてパネル内
面に投影されるため、上記のような連続的に透過率が変
化するフィルタの他に、ガラス基板に対して位置を固定
した蒸着パターンの開口部を通して金属膜を蒸着させた
不連続な透過率分布を有するフィルタを併用して目的を
果たしてきた。しかし、高精細度なハイビジョン用受像
管や情報処理端末の高精細度なカラーモニタディスプレ
イ管などの螢光面はドット状螢光体で形成させなければ
ならず、点光源に近いショートアーク超高圧水銀灯など
を露光光源として用いる必要があるが、この場合に不連
続な透過率分布を有するフィルタを用いると、その不連
続性がそのまま、ブラックマトリクス膜の孔の大小、螢
光体ドットの大小となってしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来からの各種問題が生ぜず、露光装置で点状光源と組合
せて良好な光強度分布補正ができるフィルタを用いる、
アスペクト比の高いハイビジョン対応高精細度陰極線管
の螢光面形成にも適したカラー陰極線管の製造方法を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、ガラス基板に遮光用の金属膜を蒸
着させてフィルタを作る際に、ガラス基板と金属蒸着源
の中間に、蒸着源からの金属蒸気をガラス基板側へ通過
させガラス基板の対向部分に金属膜を蒸着させる開口部
を有し、ガラス基板と蒸着源の中心を通る軸の周りに両
者の一方または双方に対して相対的に回転する蒸着パタ
ーンを設け、その回転角速度を蒸着パターンのガラス基
板に対する相対位置に応じて変化させて得た、光強度分
布補正用フィルタを露光装置に装着して螢光面を形成さ
せることにした。

【０００７】本発明では、また、ガラス基板に遮光用の
金属膜を蒸着させてフィルタを作る際に、ガラス基板の
複数の特定個所におけるフィルタ特性を測定し、測定結
果と上記個所に対する予定特性との相違に応じて、蒸着
パターンのガラス基板に対する相対的回転速度を調整し
て上記相違を補正させ、光強度分布補正の精度を高めた
フィルタが得られるようにした。

【０００８】本発明では、更に、ガラス基板に遮光用の
金属膜を蒸着させてフィルタを作る際に、ガラス基板と
蒸着源の中間に、ガラス基板の中心を通る軸の周りに回
転し、位置可変で且つガラス基板の大きさに比較して小
さい開口部を有する蒸着パターンを設け、ガラス基板に
対する蒸着パターンの相対的角位置に応じて変化する角
速度で蒸着パターンを回転させながら上記開口部のパタ
ーン回転軸からの距離を零から漸次増大させ、同時に、
ガラス基板の複数の特定個所でフィルタ特性を測定し、
測定結果と予定特性との相違に応じて、蒸着パターンの
ガラス基板に対する相対的回転速度を調整して上記相違
を補正することにより任意の光透過率分布を有する光強
度分布補正用フィルタを得るようにした。

【０００９】

【作用】従来の方法では、露光装置で点状光源と組合せ
た場合に、透過率分布の不連続による不都合が生じない
ように、ガラス基板に遮光用の金属膜を蒸着させて光強
度分布補正用フィルタを作る際に蒸着パターンを回転さ
せているが、その角速度は一定であった。そのため、平
面形状が円形の蒸着源を使用する限り、フィルタの透過
率分布特性は円形となり、アスペクト比の大きい横長の
螢光面の形成に際して、長手方向の端部近くでフィルタ
の補正効果の及ばない領域が生じ、最端部の近くではブ
ラックマトリクス膜の孔径が過小となり白ムラが発生す
るなどの問題が生じていた。これに対し、本発明では蒸
着パターンを等速で回転させることを止め、蒸着パター
ンのガラス基板に対する相対位置に応じて回転の角速度
を変化させるようにしたから、蒸着パターンの開口部長
手方向がガラス基板の横（長手）方向に平行になった時
点ではパターン回転の角速度を遅くしてガラス基板の横
（長手）方向には比較的多量の金属蒸気が蒸着されるよ
うにし、蒸着パターンの開口部長手方向がガラス基板の
縦（短い）方向に向いた時点では角速度を速くして比較
的少量の金属蒸気が蒸着されるようにして、ガラス基板
上の等透過率曲線（地図の等高線のように透過率の等し
い点を連ねた曲線）が円形ではなく横方向に長くなるよ
うにしたから、ガラス基板の端部に近い領域で上記のよ
うな問題が生ずることはない。

【００１０】また、従来は、ガラス基板上の金属蒸着膜
の透過率（膜厚）を測定することは行っていても通常は
基板中心から一定距離の円周上の任意の１点で測定して
いた。従ってガラス基板上の透過率分布を所望のように
補正することはできず、単に自動的に作業を終了させる
などに利用されていた。これに対し、本発明ではガラス
基板の複数の特定個所でフィルタ特性の測定を行うか
ら、実際の遮光膜形成状態が予定したフィルタ特性と相
違している時には蒸着パターンのガラス基板に対する相
対回転の速度を（場合によっては蒸着源加熱状態も）調
整して補正を行い、光強度分布補正の精度を高めること
ができる。

【００１１】従来も、光強度分布補正用フィルタのガラ
ス基板面を多数の微小領域に分割し、各微小領域の透過
率をそれぞれに特定した所望値にすることが試みられた
が、適当な遮光用インクが得られず、実現できなかっ
た。本発明では、金属蒸気をガラス基板に蒸着させるた
めの蒸着パターンの開口部を、パターン上での位置可変
で、かつ、ガラス基板の大きさに比較して小さいものと
し、ガラス基板に対する蒸着パターンの相対的位置に応
じた可変角速度で蒸着パターンを回転させながら開口部
の回転軸からの距離を零から漸次増大させている。これ
により本発明では、例えば通常の渦巻をフィルタの横方
向（螢光面の横方向に対応）には長く縦方向には短く変
形させたような軌道に沿って蒸着パターンの小さい開口
部を中心から外側へ移動させながら金属蒸気を通過さ
せ、しかも上記軌道上での速度を任意に制御している。
更にガラス基板上の複数の特定個所でフィルタ特性を測
定して、実際の遮光膜の蒸着状態の監視を行い、予定し
たフィルタ特性から実際のフィルタ特性が解離していれ
ば開口部の移動速度を（場合によっては蒸着源温度も）
調整してフィルタ特性の補正を行うから、任意の光透過
率分布を有するフィルタを作ることが出来る。

【００１２】

【実施例】図１（ａ）は本発明第１実施例の要部の斜視
図である。本実施例では、ガラス基板１とタングステン
板で作った通電により加熱されるヒータボートにニッケ
ル粉を載置した蒸着源３とは固定され、これら両者の中
間に、中央部に一つの直径の方向に長く延びた開口部を
有し、前記両者の中心を通る軸の周りに回転可能な蒸着
パターン２が、サーボモータ５により歯車系を介して、
ガラス基板１に対する蒸着パターン２の相対位置に応じ
て定められた可変角速度で回転されるように配置されて
いる。蒸着パターン２の開口部の長手方向がガラス基板
１の長い横方向に平行になった状態で蒸着パターン周縁
の原点０度が原点センサ４によって検出されるようにな
っている。サーボモータ５以外の上記各部材は、内部を
真空に排気できるようにしたベルジャー内に収納され、
蒸着源３からの遮光性金属の蒸気が酸化されずにガラス
基板１の面に蒸着される。図１（ｂ）は、横軸上に、上
記蒸着パターン２が上記原点が検出された状態から回転
した角度をとり、縦軸上に、その回転角度で表された蒸
着パターン２のガラス基板１に対する相対位置に応じて
定められた角速度を示す図である。１６：９という従来
よりも大きいアスペクト比の画面を有するハイビジョン
対応受像管螢光面の製造には、このようなフィルタを用
いた製造方法によることが必要である。なお、蒸着パタ
ーン２の半径がたとえば４０ｍｍ程度のとき、蒸着源３
の大きさは２０ｍｍ程度として、１０〜２０回転で蒸着
を終了している。

【００１３】図２は本発明第２実施例の要部を示す斜視
図で、この実施例でもガラス基板１と蒸着源３とは固定
され蒸着パターン２がガラス基板１と蒸着源３の中心を
通る軸の周りに可変速度で回転するようになっている。
実施例１の場合に、蒸着パターン２のガラス基板１に対
する相対位置に応じて変化するように定めた角速度やそ
の変化の大きさが（定め方が不適切であれば）ガラス基
板１の上に必ずしも所望の光強度分布補正特性を有する
蒸着膜が形成されない場合（時には蒸着源からの金属蒸
発量の経時的変動も加わって）も生ずる。本実施例では
そのような事態の発生を防止するために、ガラス基板１
の複数の特定個所（この場合は横方向の端部と縦方向の
端部）におけるフィルタ特性を測定するための透過率セ
ンサ６を配設して其処での透過率を測定させている。こ
れらの透過率センサ６による測定結果は小形コンピュー
タ７に入力されて、もし予定した透過率分布特性から解
離していれば、解離を補正するようにサーボモータによ
る回転速度を調整するような信号がサーボモータに送ら
れてフィルタ特性を予定の特性に近付けるための補正が
図られる。なお、本実施例でも蒸着パターン２を回転さ
せるためのサーボモータなどは勿論備えているが、簡単
化のため、図示を省略してある。上記小形コンピュータ
７なるものは家電製品の制御に用いられている程度のも
ので差し支えない。この場合にもファジィ制御を用いて
効果を得た。また、直接透過率を測定する代りに、膜厚
や反射率など、測定値から透過率が一意的に定まるもの
を測定しても差し支えない。

【００１４】図３（ａ）はガラス基板への遮光用金属膜
の蒸着を、小面積ずつ其の個所に必要な透過率になるま
で行いながら、順次、基板中心から外側へ向けて例えば
横長に変形させた渦巻に近い軌道に沿って、必要個所に
所望透過率分布を有する遮光膜を形成させる本発明第３
実施例の要部を示す斜視図である。この実施例では蒸着
パターン２は固定され、フィルタのガラス基板１が回転
するようになっている。蒸着パターン２の上の開口部２
ａの大きさはガラス基板１の大きさに比べて遥かに小さ
く（例えば１／１０以下）、ステッピングモータ８によ
って回転されるボールねじによって一直線上を、蒸着パ
ターン２の中心からフィルタの遮光膜を形成すべき範囲
の最外部まで移動される。図３（ｂ）に、蒸着時間（横
軸）とその間に開口部２ａが回転中心から移動した距離
（縦軸）の一例が示してある。蒸着源３はガラス基板１
の中心軸上に固定しても、開口部と共に移動させても差
し支えない。固定にした場合、遮光膜を厚く形成しなけ
ればならないガラス基板１の中心近くでは開口部２ａの
蒸着源３の中心からの距離が短く、しかも開口部の速度
が遅いから、多量の金属蒸気が開口部２ａを通ってガラ
ス基板１に到達し、ガラス基板１の周縁部に対しては、
蒸着源３の大きさ、形状にもよるが、蒸発源３の中心か
ら開口部２ａまでの距離が長く比較的少量の金属蒸気し
か到達できず、しかも開口部の速度が速いから、遮光膜
は薄くなり、開口部２ａを回転軸から遠ざける移動速度
は余り変えなくても済むが、その代り、多量の金属蒸気
が蒸着パターンの開口部以外の個所に遮られて無駄にな
ってしまう。蒸着源３が開口部２ａと共に移動するよう
にすると、ガラス基板１に形成させる蒸着膜の厚さを制
御するのが、開口部２ａのガラス基板１に対する相対速
度（ガラス基板１の回転角速度と蒸着パターン２上の開
口部２ａの移動速度）の制御だけでは困難な場合も生じ
ることがある。かかる場合には蒸着源３の加熱電力の制
御も併用することが必要になる。図３（ａ）では本実施
例の要部だけを示し、ガラス基板１の駆動部とか、蒸着
状態を監視して予定したフィルタ特性からの解離を補正
するための透過率センサなどの図示は省略してある。な
お、この本発明第３実施例によれば任意の光透過率分布
を有するフィルタが得られることは明らかである。この
実施例の方法では、通常、フィルタ作成時間が長くな
り、蒸着源で消費する金属の量が第１実施例の方法より
増えることもあるが、陰極線管のように量産するもので
はないから、問題ではない。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来よりも光強度分布補正の精度が向上したフィルタが得
られ、実球での白色ムラが殆ど感じられなくなった。更
に、効果を数値で示せば、現在のカラー陰極線管では、
画面（管外）側から見た螢光体ドットの大きさはブラッ
クマトリクス膜の孔の大きさで決まってしまうが、従来
の製造方法では、露光時のパネルに対する目標とする照
度分布に対し、実際の製品では１５〜２０％程度の補正
残があって、ブラックマトリクス膜の孔の大きさが、設
計中心から１０〜１５μｍ程度ずれてしまう部分（画面
中心部では何の製品も殆ど設計通りに出来ているが、画
面周辺の端部で）があったが、本発明によれば全画面を
通じて５μｍ以下となり、白色ムラレベルが向上し、単
色での色純度裕度が約１０μｍ向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明第１実施例要部の斜視図、
図１（ｂ）は横軸に蒸着パターンが原点検出位置から回
転した角度を、縦軸に蒸着パターンのガラス基板に対す
る回転角で示した相対位置に応じて定めた角速度を示す
図である。

【図２】本発明第２実施例要部を示す斜視図である。

【図３】図３（ａ）は遮光用金属膜の蒸着を順次小面積
ずつ其処に必要な透過率になるまで行いながら中心から
外側へ向け横長に変形させた渦巻に近い軌道に沿って、
順次、遮光膜を形成させる第３実施例の要部を示す斜視
図、図３（ｂ）は蒸着時間（横軸）とその間に開口部が
直線移動した距離（縦軸）を示す図である。

【符号の説明】

１…ガラス基板、 ２…蒸着パターン、 ２ａ…開口
部、 ３…蒸着源、 ４…原点センサ、 ５…サーボモ
ータ、 ６…透過率センサ、 ７…小形コンピュータ、
８…ステッピングモータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カラー陰極線管の製造方法において、螢光
   面をフォトリソグラフィ技術により形成するための露光
   装置で用いる光強度分布補正用フィルタを、ガラス基板
   に遮光用の金属膜を蒸着させて作る際に、ガラス基板と
   金属蒸着源の中間に、蒸着源からの金属蒸気をガラス基
   板側へ通過させガラス基板の対向部分に金属膜を蒸着さ
   せる開口部を有し、ガラス基板と蒸着源の中心を通る軸
   の周りに両者の一方または双方に対して相対的に回転す
   る蒸着パターンを設け、その回転角速度を蒸着パターン
   のガラス基板に対する相対位置に応じて変化させて得
   た、光強度分布補正用フィルタを露光装置に装着して螢
   光面を形成させることを特徴とするカラー陰極線管の製
   造方法。
2. 【請求項２】露光装置で用いる光強度分布補正用フィル
   タをガラス基板に遮光用の金属膜を蒸着させて作る際
   に、ガラス基板の複数の特定個所におけるフィルタ特性
   を測定し、測定結果と上記個所に対する予定特性との相
   違に応じて、蒸着パターンのガラス基板に対する相対的
   回転速度を調整して上記相違を補正させ、光強度分布補
   正の精度を高めたフィルタにより、螢光面を形成させる
   ことを特徴とする請求項１記載のカラー陰極線管の製造
   方法。
3. 【請求項３】露光装置で用いる光強度分布補正用フィル
   タをガラス基板に遮光用の金属膜を蒸着させて作る際
   に、ガラス基板と蒸着源の中間に、ガラス基板の中心を
   通る軸の周りに回転し、位置可変で且つガラス基板の大
   きさに比較して小さい開口部を有する蒸着パターンを設
   け、ガラス基板に対する蒸着パターンの相対的角位置に
   応じて変化する角速度で蒸着パターンを回転させながら
   上記開口部の回転軸からの距離を零から漸次増大させ、
   同時に、ガラス基板の複数の特定個所でフィルタ特性を
   測定し、測定結果と予定所望特性との相違に応じて、蒸
   着パターンのガラス基板に対する相対的回転速度を調整
   して上記相違を補正することにより得られた任意の光透
   過率分布を有するフィルタを露光装置に装着して、螢光
   面を形成させることを特徴とするカラー陰極線管の製造
   方法。