JP2005005036A - 露光装置及び蛍光面形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】品位良好な画像を表示可能な蛍光面を形成できる露光装置及び蛍光面形成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】陰極線管用のパネルの露光装置は、フェースパネルの感光性蛍光面形成層を露光するための光源36と、感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンのフェースパネルの短軸Yに対する傾斜を補正する傾斜補正レンズ39と、を備えている。傾斜補正レンズ39のシャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、フェースパネルの長軸及び短軸とそれぞれ平行な方向の軸をX軸及びY軸、X軸及びY軸に直交する方向の軸をZ軸、a1〜a15を係数とするとき、Z(x,y)=a1x2+a2x4+a3x6+(a4+a5x2+a6x4+a7x6)y2+(a8+a9x2+a10x4+a11x6)y4+(a12+a13x2+a14x4+a15x6)y6で表される6次多項式によって規定される。
【選択図】 図4
【解決手段】陰極線管用のパネルの露光装置は、フェースパネルの感光性蛍光面形成層を露光するための光源36と、感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンのフェースパネルの短軸Yに対する傾斜を補正する傾斜補正レンズ39と、を備えている。傾斜補正レンズ39のシャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、フェースパネルの長軸及び短軸とそれぞれ平行な方向の軸をX軸及びY軸、X軸及びY軸に直交する方向の軸をZ軸、a1〜a15を係数とするとき、Z(x,y)=a1x2+a2x4+a3x6+(a4+a5x2+a6x4+a7x6)y2+(a8+a9x2+a10x4+a11x6)y4+(a12+a13x2+a14x4+a15x6)y6で表される6次多項式によって規定される。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、露光装置及び蛍光面形成方法に係り、特に、カラー陰極線管におけるフェースパネルの有効部内面に形成された感光性蛍光面形成層にシャドウマスクの複数のスリット状開孔に対応するパターンを焼き付ける際、このストライプ状パターンの蛇行を防止可能な露光装置及び蛍光面形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、カラー陰極線管において、ほぼ矩形状パネルの有効部内面に設けられた蛍光面は、シャドウマスクを光学マスクとする写真印刷法により形成されている。
【0003】
すなわち、パネルの有効部内面に感光剤を塗布した後に乾燥してフォトレジストを形成する。その後、このフォトレジストをシャドウマスクを介して露光し、シャドウマスクの複数の開孔からなる開孔列に対応するパターンを焼き付ける。その後、このフォトレジストを現像して、シャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状のレジストを形成する。
【0004】
続いて、このレジストの形成されたパネルの有効部内面に黒色非発光塗料を塗布した後に乾燥して黒色非発光塗料層を形成した後、レジスト上に塗布された黒色非発光塗料層をレジストとともに剥離除去して、ストライプ状の黒色非発光層を形成する。
【0005】
続いて、この黒色非発光層の形成されたパネルの有効部内面に感光性蛍光体スラリを塗布した後に乾燥して感光性蛍光体スラリ層を形成する。その後、この感光性蛍光体スラリ層をシャドウマスクを介して露光し、シャドウマスクの開孔列に対応するパターンを焼き付ける。その後、この感光性蛍光体スラリ層を現像して、黒色非発光層の所定の隙間に任意の1色のストライプ状蛍光体層、たとえば青蛍光体層を形成する。さらに、同様の方法を繰り返し、黒色非発光層の所定の隙間にそれぞれ緑蛍光体層及び赤蛍光体層を形成する。
【0006】
このような写真印刷法による蛍光体層の形成方法において、黒色非発光層及び3色蛍光体層を形成するためのフォトレジストや感光性蛍光体スラリ層などの感光性蛍光面形成層の露光には、超高圧水銀ランプなどの直管状の線状光源が用いられる。特に、ストライプ状の黒色非発光層及び3色蛍光体層の露光は、線状光源の長軸(管軸)をパネルの短軸方向(開孔列の延出方向)に整合した状態で行われる。
【0007】
したがって、上述した方法で曲面からなるパネルの有効部内面にストライプ状の黒色非発光層及び3色蛍光体層を形成するする際、パネルの長軸(X軸)及び短軸(Y軸)から離れた場所での露光では、線状光源から放出される光で形成されるイメージ(光源イメージ)がパネルの短軸方向に対して傾斜してしまい、このスリット状開孔に対応して感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンが傾斜することになる。この結果、開孔列に対応して形成された黒色非発光層及び3色蛍光体層が蛇行してしまう。
【0008】
黒色非発光層の蛇行は、ビームランディング余裕の低下や画面の輝度ムラを招き、画面品位を劣化させる原因となる。このため、光源イメージの傾斜をパネルの有効部全面にわたって補正することが必要である。光源イメージの傾斜を補正する手段として、いくつかの手段が開発されている。
【0009】
すなわち、線状光源とシャドウマスクとの間に光源イメージの傾斜を補正するための傾斜補正レンズを配置した露光装置が提案されている。例えば、傾斜補正レンズを単純な円筒形レンズによって構成した露光装置が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。また、傾斜補正レンズを、シャドウマスク側の曲面が4次多項式で規定される非球面レンズとして構成した露光装置が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
【0010】
【特許文献1】
特公平6−40464号公報
【0011】
【特許文献2】
特開平8−17341号公報などには、
【0012】
【特許文献3】
特開2002−050285号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ほぼ矩形状のパネルにおける有効部内面の曲率がY軸から短辺にかけてほぼ一定なX軸方向に長軸を有する円筒面であれば、光源イメージの傾斜は、偏向角が大きくなる程大きくなる。つまり、光源イメージの傾斜は、1つの象限で考えれば全面同じ方向に、かつ周辺ほど大きくなる。
【0014】
近年では、カラー陰極線管のパネル外面の曲率半径を10m以上と実質的に平坦にした完全フラット管が普及してきている。このような完全フラット管では、パネルの有効部内面の曲率は、短軸付近よりも短辺付近を小さく設定する傾向にある。このため、パネルの短辺付近では、偏向角が大きいにもかかわらず光源イメージの傾斜は小さくなる。この結果、光源イメージの傾斜は、パネル内面におけるY軸と短辺との間の有効部中間領域で最も大きくなる傾向にある。
【0015】
一方、露光装置に備えられる傾斜補正レンズは、線状光源の長軸方向に一致するY軸方向に沿ったレンズの肉厚差を利用して光源イメージの傾斜を補正する。このため、傾斜補正レンズのY軸方向に沿った曲率が光源イメージの傾斜を補正するのに大きな影響を与えている。つまり、光源イメージの傾斜の大きさとそれが発生している位置にあわせて、傾斜補正レンズのY軸方向曲率を適宜変化させることが重要である。
【0016】
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に開示されたような単純な円筒形レンズからなる傾斜補正レンズでは、レンズ曲面のY軸方向曲率がX軸方向に沿って一定であるため、光源イメージの傾斜をパネルの有効部全面において同一方向にしか補正することができない。このため、このような傾斜補正レンズを用いた場合であっても、有効部のいずれかの位置で必ず補正エラーが残ってしまい、有効部全面にわたって傾斜を良好に補正することが困難である。
【0017】
また、特許文献3に開示されたような非球面レンズからなる傾斜補正レンズでは、レンズ曲面を設計する際の自由度が小さい。すなわち、傾斜補正レンズのレンズ曲面において、傾斜を補正するための補正点の数が少なく、1/4象限あたり原点を含めて9点の補正点で傾斜を補正する必要がある。このため、パネルの有効部中間領域で発生した最も大きな傾斜を補正するようにレンズ曲面を設計した場合、レンズ曲面の周辺部において極端に傾きの大きい形状となってしまう。つまり、ある1点の補正点で大きな傾斜を補正しようとした場合、その補正点が周囲の補正点よりシャドウマスク側に大きく突出するまたは光源側に大きく突出することとなり、その影響でレンズ曲面の傾きが極端に大きくなってしまう。
【0018】
傾斜補正レンズは、一般に石英ガラスなどのガラス材を加工することによって製造されるが、このように急峻な傾きを有する形状のレンズ曲面を製造することは、製造上の限界を超えてしまい、加工が困難になるという問題がある。このため、このような傾斜補正レンズを用いた場合であっても、光源イメージの傾斜をパネルの有効部全面にわたって十分に補正することが困難となる。
【0019】
特に最近では、画質の高品位化の要求が強まってきており、解像度を上げるために蛍光面を構成するストライプ状の蛍光体層を小さなピッチで数多く配列する傾向にある。このため、蛍光体層及びこれらの間の黒色非発光層の蛇行は、電子ビームのミスランディングを誘発するとともに、画面の輝度ムラを生じさせる原因となる。したがって、蛍光面に表示される画像の品位の劣化を招く結果となる。
【0020】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、品位良好な画像を表示可能な蛍光面を形成できる露光装置及び蛍光面形成方法を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
この発明の第1の様態による露光装置は、
ほぼ矩形状パネルの有効部内面に形成された感光性蛍光面形成層に複数のスリット状の開孔を有するシャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状のパターンを焼き付ける陰極線管用のパネルの露光装置であって、
シャドウマスクを装着したパネルを位置決めした状態で支持する支持台と、
前記支持台に支持された前記パネルの感光性蛍光面形成層を露光するための光源と、
前記光源と前記シャドウマスクとの間に配置され、前記感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの前記パネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズと、を備え、
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、前記パネルの長軸と平行な方向の軸をX軸、前記パネルの短軸と平行な方向の軸をY軸、X軸とY軸との両方と直交する方向の軸をZ軸、a1〜a15を係数とするとき、
で表される6次多項式によって規定されたことを特徴とする。
【0022】
この発明の第2の様態による蛍光面形成方法は、
ほぼ矩形状パネルの有効部内面に感光性蛍光面形成層を形成し、
複数のスリット状の開孔を有するシャドウマスクを装着したパネルを位置決めした状態で支持し、
支持された前記パネルの感光性蛍光面形成層を露光して前記シャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状パターンを焼き付け、
前記感光性蛍光面形成層を現像してストライプ状の蛍光体層を備えた蛍光面を形成する、蛍光面形成方法であって、
前記感光性蛍光面形成層を露光するための露光装置は、
光源と、
前記光源と前記シャドウマスクとの間に配置され、前記感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの前記パネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズと、を備え、
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、前記パネルの長軸と平行な方向の軸をX軸、前記パネルの短軸と平行な方向の軸をY軸、X軸とY軸との両方と直交する方向の軸をZ軸、a1〜a15を係数とするとき、
で表される6次多項式によって規定されたことを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態に係る露光装置及び蛍光面形成方法について図面を参照して説明する。
【0024】
図1に示すように、カラー陰極線管は、ガラスによって形成された真空外囲器11を備えている。この真空外囲器11は、実質的に矩形状のフェースパネル3と、このフェースパネル3に一体に接合されたファンネル4とを有している。フェースパネル3は、略矩形状の有効部1と、有効部1の周縁部から管軸Zに沿って延出されたスカート部2を有している。有効部1の外面は、その曲率半径が10000mm以上となるよう略平坦に形成されている。有効部1の内面は、任意の曲面で構成されている。スカート部2は、その内部における各コーナ部において内方に向かって突設されたスタッドピン10を備えている。
【0025】
なお、このようなカラー陰極線管においては、管軸Zと直交しほぼ矩形状のフェースパネル3の長辺に実質的に平行な軸を水平軸Xとし、管軸Z及び水平軸Xと直交しフェースパネル3の短辺に実質的に平行な軸を垂直軸Yとする。フェースパネル3の長軸は実質的に水平軸Xに一致し、また、フェースパネル3の短軸は実質的に垂直軸Yに一致する。管軸Zは、フェースパネル3の有効部1の中心を通りフェースパネル3の主面(外面または内面)に対してほぼ直交する。
【0026】
蛍光面5は、フェースパネル3の有効部1の内面にほぼ矩形状に形成されている。この蛍光面5は、図2に示すように、垂直軸Y方向に伸びたストライプ状の黒色非発光層20及び3色蛍光体層21R、21G、21Bによって構成されている。黒色非発光層20は、水平軸X方向に沿って所定ピッチで配列されている。3色蛍光体層21R、21G、21Bは、この黒色非発光層20の隙間に埋め込まれるように配置されている。
【0027】
電子銃構体14は、ファンネル4の径小部に相当する円筒状のネック12の内部に配置されている。この電子銃構体14は、水平軸X上に一列に配列された3電子ビーム13R、13G、13Bを蛍光面5に向けて放出する。また、この電子銃構体14は、管軸Zと略同軸的に配置されている。
【0028】
色選別機能を有するシャドウマスクユニット8は、真空外囲器11の内部において蛍光面5に対向して配置されている。このシャドウマスクユニット8は、電子銃構体14から放出された3電子ビーム13R、13G、13Bが通過する複数の開孔18を有するシャドウマスク本体6と、シャドウマスク本体6の周縁部を保持する略矩形枠状のマスクフレーム7と、を備えている。このマスクフレーム7は、弾性支持体9を介してスタッドピン10に固定され、支持されている。
【0029】
図2に示すように、シャドウマスク本体6は、蛍光面5に対向して配置されている。開孔18は、垂直軸Yに長軸を有する長方形状、長円形状などのスリット状に形成されている。これら複数の開孔18は、シャドウマスク本体6において、ブリッジ17を介して垂直軸Y方向に沿って直線的に配列され、開孔列19を形成している。複数の開孔列19は、水平軸X方向に沿って並列配置されている。
【0030】
偏向ヨーク15は、ファンネル4の径大部からネック12に亘る外面に沿って装着されている。この偏向ヨーク15は、電子銃構体14から放出された3電子ビーム13R、13G、13Bを水平軸X方向及び垂直軸Y方向に偏向する非斉一な偏向磁界を発生する。この非斉一偏向磁界は、ピンクッション型の水平偏向磁界及びバレル型の垂直偏向磁界によって形成される。
【0031】
このようなカラー陰極線管装置においては、図2に示すように、電子銃構体14から放出された3電子ビーム13R、13G、13Bは、シャドウマスク本体6の開孔18付近でセルフコンバージェンスしつつ、偏向ヨーク15から発生された偏向磁界によって偏向される。
【0032】
これにより、3電子ビーム13R、13G、13Bは、シャドウマスクユニット8を介して蛍光面5を水平軸X方向及び垂直軸Y方向に走査する。このとき、各電子ビーム13R、13G、13Bが特定の色の蛍光体層21R、21G、21Bにランディングすることにより、カラー画像が表示される。
【0033】
次に、上述したカラー陰極線管において、フェースパネル3の有効部1の内面にストライプ状の黒色非発光層20及び3色蛍光体層21(R、G、B)からなる蛍光面5を形成するための露光装置について説明する。
【0034】
図3に示すように、この露光装置は、フェースパネル3の有効部内面に形成された感光性蛍光面形成層に、シャドウマスク本体6のブリッジ17を介して配列された複数のスリット状開孔18を有する開孔列19に対応して、ストライプ状のパターンを焼き付けるためのものである。すなわち、この露光装置は、支持台30、光源部32、光学系33及び34などを備えて構成されている。
【0035】
支持台30は、シャドウマスクユニット8を装着したフェースパネル3を所定位置に位置決めした状態で支持する。光源部32は、この支持台30に支持されたフェースパネル3の有効部内面に形成されたフォトレジストや感光性蛍光体スラリなどの感光性蛍光面形成層31を露光するための光源36を備えている。光学系33は、例えば、光源部32から支持台30に支持されたフェースパネル3に向かって放射された光の軌道を補正するΔS補正レンズやγ―ΔP補正レンズなどからなる複数の補正レンズ33などである。また、光学系34は、例えば、感光性蛍光面形成層31に対する光量分布を補正する補正フィルタ34などである。
【0036】
光源部32は、図4に示すように、ランプハウス35の内側に配置された超高圧水銀ランプなどの長管状の線状光源36を有している。この線状光源36は、支持台30に支持されたフェースパネル3の短軸Y方向と平行な方向に延出された長軸を有している。
【0037】
また、この光源部32は、ランプハウス35の外側に傾斜補正レンズ39を備えている。すなわち、傾斜補正レンズ39は、光源とフェースパネル3に装着されたシャドウマスクユニット8との間に配置されており、実質的に光源36の最も近くに配置された光学レンズである。この傾斜補正レンズ39は、感光性蛍光面形成層31に焼き付けられるパターン(光源イメージ)のフェースパネル3の短軸Y方向に対する傾斜を補正するものである。
【0038】
この傾斜補正レンズ39は、石英ガラスなどのガラス材を加工することによって製造された非球面レンズである。すなわち、傾斜補正レンズ39の少なくともシャドウマスク側の主面(光源側から入射した光の出射面)は、非球面の曲面である。また、傾斜補正レンズ39の光源側の主面(光源側から光が入射する入射面)は、この実施の形態では平面であるが任意の曲面であっても良い。以下の説明では、傾斜補正レンズ39におけるシャドウマスク側主面の形状について種々検討するものとし、「曲面」とは、傾斜補正レンズ39のシャドウマスク側の曲面を意味するものとする。
【0039】
傾斜補正レンズ39の曲面は、曲面の中心を原点、フェースパネル3の長軸と平行な方向の軸をX軸、フェースパネル3の短軸と平行な方向の軸をY軸、X軸とY軸との両方と直交する方向の軸をZ軸、a1〜a15を係数とするとき、
で表される6次多項式によって規定される。
【0040】
なお、傾斜補正レンズ39の曲面を定義するのに当たり、X軸とは上述したカラー陰極線管の水平軸X及びフェースパネル3の長軸と実質的に一致し、Y軸とはカラー陰極線管の垂直軸Y及びフェースパネル3の短軸と実質的に一致し、Z軸とはカラー陰極線管の管軸Zと実質的に一致し曲面に対してほぼ直交するものとする。また、曲面の中心とは、曲面とZ軸とが交差する点であり、また、X軸、Y軸、Z軸すべてが互いに交差する点でもあり、この点を原点とする。
【0041】
上述した多項式より低次の多項式で規定された曲面、例えば4次多項式で規定された曲面は、設計する際の自由度が小さい。すなわち、このような曲面においては、傾斜を補正するための補正点の数が少なく、図5に示すように、1/4象限(図5では第1象限を示す)あたり原点P0を含めて9点の補正点P0〜P8で傾斜を補正する必要がある。
【0042】
例えば、フェースパネル3の有効部1における中間領域で発生した大きな傾斜を補正する場合、補正点P1、P4、P7のようなY軸と曲面の短辺39Sとの中間領域39Mに位置する補正点を主体としてレンズ曲面を設計する必要がある。しかしながら、このような中間領域39Mに位置する補正点で大きな傾斜を補正しようとした場合、その補正点が周囲の補正点よりシャドウマスク側に大きく突出するまたは光源側に大きく突出することとなる。この結果、図6に示すように、レンズ曲面の周辺部において極端に傾きの大きい形状となってしまう。
【0043】
このように急峻な傾きを有する形状のレンズ曲面を製造することは困難である。このため、4次多項式で規定された曲面を有する傾斜補正レンズを用いた場合であっても、光源イメージの傾斜をパネルの有効部全面にわたって十分に補正することが困難となる。例えば図7に示すように、フェースパネル3の有効部1の中間領域1Mにおいて、光源イメージ47の傾斜が発生してしまい、結果として形成された蛍光面5については、黒色非発光層20及び3色蛍光体層21(R、G、B)が蛇行してしまうことになる。
【0044】
一方、上述したような6次多項式で規定された曲面は、4次多項式で規定された曲面より設計する際の自由度が高い。このような曲面においては、図8に示すように、1/4象限(図8では第1象限を示す)あたり原点P0を含めて16点の補正点P0〜P15で傾斜を補正することが可能である。
【0045】
例えば、フェースパネル3の有効部1における中間領域で発生した大きな傾斜を補正する場合、補正点P1及びP2、P5及びP6、P9及びP10、P13及びP14のようなY軸と曲面の短辺39Sとの中間領域39Mに位置する補正点を主体としてレンズ曲面を設計することが可能となる。
【0046】
このような中間領域39Mに位置する複数の補正点で傾斜を補正しようとした場合、ある1つの補正点のみが周囲の補正点よりシャドウマスク側に大きく突出するまたは光源側に大きく突出することはない。すなわち、係数a1〜a15を適宜設定することにより、各補正点の座標値及びZ値(原点P0を基準としたZ軸方向高さ)を自由に設定することができる。このため、各補正点の間隔も自由に設定することができる。したがって、ある1つの補正点による補正を周囲の周囲の補正点で補償することができ、この結果、図9に示すように、滑らかな曲面として形成することが可能である。このような滑らかな曲面を製造することに困難性は少なく、製造コストを低減できしかも製造歩留まりを向上することができる。
【0047】
つまり、この実施の形態によれば、補正点を増やすことができ、曲面を設計する際の自由度を向上することができる。このため、有効部1における局所的な傾斜の補正に対して確実に対応することができるとともに他の周辺領域に与える影響を最小限に抑えることができる。したがって、曲面上の必要な箇所を中心とした局所的な補正が可能となり、その周辺にわたって補正不要な箇所まで曲面に影響を及ぼすことがない。
【0048】
このため、このような6次多項式で規定された曲面を有する傾斜補正レンズ39を用いた場合、光源イメージの傾斜をフェースパネル3の有効部全面で最適に補正することができる。例えば図10に示すように、フェースパネル3の有効部1において、その長辺1L及び短辺1S周辺や最も補正が必要な中間領域1Mについても光源イメージ47の傾斜が補正され、Y軸とほぼ平行な光源イメージ47を露光することができる。したがって、結果として形成された蛍光面5については、黒色非発光層20及び3色蛍光体層21(R、G、B)の蛇行が抑制され、Y軸にほぼ平行なストライプ形状を形成することができる。
【0049】
上述したように、曲面を設計する際に、より高次の多項式によって曲面を規定することで自由度を向上することができ、多くの補正点で傾斜を補正することが可能となる。しかしながら、6次を超える高次多項式で規定された曲面、例えば8次多項式で規定された曲面は、1/4象限あたり原点P0を含めて25点の補正点を有することになる。このように多くの補正点を有する曲面は、設計が複雑となり、効率が悪い。また、限られた領域の中でこれだけ多くの補正点を最適に設定しようとした場合に、1つの補正点でエラーが生じた場合(最適なZ値より外れてしまった場合)、隣接する補正点までの間隔が小さいため、エラーを生じた補正点の周辺に大きな影響を及ぼすこととなる。
【0050】
したがって、設計効率を向上でき、しかも、局所的な傾斜補正に対応できる6次の多項式で曲面を規定することが最も望ましい。
【0051】
なお、上述した6次多項式の係数a1〜a15を適宜設定することにより、傾斜補正レンズ39の曲面は、X軸とZ軸を含む平面(X−Z)平面との交線が直線またはシャドウマスク側に凸形状である曲線として形成されることが望ましい。このような曲面に形成することにより、光源36からフェースパネル3の内面に到達する光の量が全体的又は局部的に減少するのを防止することができる。
【0052】
また、係数a1〜a15を適宜設定することにより、Y軸とZ軸を含む(Y−Z)平面との交線の平均曲率半径がY軸上とX軸方向有効部端(すなわち曲面の短辺)39Sとの間で極大値または極小値をとるように形成されることが望ましい。このような曲面に形成することにより、フェースパネルの有効部中間領域での補正を最も大きくすることができるため、光源イメージの傾斜が最も大きい領域がフェースパネルの有効部中間領域にあった場合でも、フェースパネルの有効部全面で最適に補正することができる。
【0053】
さらに、係数a1〜a15を適宜設定することにより、Y軸方向有効部端(すなわち曲面の長辺)39L上において、Y軸とZ軸を含む(Y−Z)平面との交線の曲率半径がY軸上とX軸方向有効部端39Sとの間で極大値または極小値をとるように形成されることが望ましい。このような曲面に形成することにより、フェースパネルの有効部長辺中間領域での補正を最も大きくすることができるため、光源イメージの傾斜が最も大きい領域がフェースパネルの有効部長辺中間領域にあった場合でも、フェースパネルの有効部全面で最適に補正することができる。
【0054】
次に、上述したような露光装置を用いて蛍光面5を形成する蛍光面形成方法について説明する。すなわち、ストライプ状の蛍光体層などを備えた蛍光面5は、シャドウマスクユニット8を光学マスクとする写真印刷法により形成される。
【0055】
まず、図11の(a)に示すように、フェースパネル3の有効部1における内面に感光性樹脂材料を塗布した後に乾燥してフォトレジスト(感光性蛍光面形成層)41を形成する。そして、フェースパネル3の内面にフォトレジスト41に対向するように複数のスリット状の開孔18を有するシャドウマスクユニット8を装着する。そして、フェースパネル3を露光装置の支持台30の所定位置に位置決めした状態で支持する。このとき、フェースパネル3は、その短軸と光源36の長軸とが平行となるように位置決めされる。
【0056】
そして、光源36を点灯してフォトレジスト41を露光する。すなわち、光源36から放射された光は、傾斜補正レンズ39によって光源イメージの傾斜が補正された状態で、光学系33及び34により所定の光学特性が付与され、シャドウマスクユニット8を介してフォトレジスト41に導かれる。これにより、フォトレジスト41にシャドウマスクユニット8の複数の開孔18からなる開孔列19に対応する所定パターンを焼き付ける。
【0057】
続いて、図11の(b)に示すように、所定パターンの焼き付けられたフォトレジスト41を現像して、シャドウマスクユニット8の開孔列19に対応するストライプ状のレジスト42を形成する。続いて、図11の(c)に示すように、レジスト42の形成された有効部1の内面に黒色非発光塗料を塗布した後に乾燥して黒色非発光塗料層43を形成する。続いて、図11の(d)に示すように、レジスト42上に塗布形成された黒色非発光塗料層43をレジスト42とともに剥離除去して、ストライプ状の黒色非発光層20を形成する。
【0058】
続いて、図12の(a)に示すように、黒色非発光層20の形成された有効部1内面に感光性樹脂材料及び蛍光体を主成分とする感光性蛍光体スラリを塗布した後に乾燥して感光性蛍光体スラリ層(感光性蛍光面形成層)45を形成する。そして、フェースパネル3の内面に感光性蛍光体スラリ層45に対向するように上述したシャドウマスクユニット8を装着する。そして、フェースパネル3を露光装置の支持台30の所定位置に位置決めした状態で支持する。このときも、先に説明した通り、フェースパネル3は、その短軸と光源36の長軸とが平行となるように位置決めされる。
【0059】
そして、同様に光源36を点灯してフォトレジスト41を露光する。これにより、感光性蛍光体スラリ層45にシャドウマスクユニット8の複数の開孔18からなる開孔列19に対応する所定パターンを焼き付ける。
【0060】
続いて、図12の(b)に示すように、所定パターンの焼き付けられた感光性蛍光体スラリ層45を現像して、黒色非発光層20の所定の隙間に任意の1色のストライプ状蛍光体層、たとえば緑蛍光体層21Gを形成する。続いて、緑蛍光体層21Gの形成方法を順次青蛍光体および赤蛍光体について繰り返し、図12の(c)に示すように、黒色非発光層20の所定の隙間にそれぞれ青蛍光体層21B、及び、赤蛍光体層21Rを形成する。
【0061】
以上のようにして製造された蛍光面5は、黒色非発光層20や3色蛍光体層21(R、G、B)の蛇行が抑制され、ほぼ直線的なストライプ状に形成することができた。このため、3色蛍光体層を狭ピッチで形成した場合であっても、電子ビームのミスランディングを防止することができ、画面の輝度を均一化することができる。したがって、蛍光面5に品位良好な画像を表示することが可能となる。
【0062】
次に、一実施例について説明する。
【0063】
ここでは、画面サイズが対角13インチのカラー陰極線管において、4次多項式で規定された曲面からなる傾斜補正レンズを備えた露光装置と、6次多項式で規定された曲面からなる傾斜補正レンズを備えた露光装置とで蛍光面5での光源イメージの傾斜補正量を比較した。
【0064】
図13にその比較結果を示す。図13では、フェースパネル上の座標位置での、各傾斜補正レンズによる傾斜補正量を示しており、傾斜補正量は、光源イメージの傾斜を角度で表わしたものである。
【0065】
図13に示すように、4次多項式で規定された曲面からなる傾斜補正レンズでは、フェースパネル3の有効部周辺に向かうにしたがって補正量が大きくなり、製造上の限界から、フェースパネル3の有効部中間領域での補正量を最も大きくすることができない。
【0066】
これに対して、6次多項式で規定された曲面からなる傾斜補正レンズでは、設計する際の自由度が高いため、フェースパネル3の有効部中間領域での補正量を最も大きくすることができる。したがって、このような実施例においては、フェースパネル3の内面に投影された光源イメージの傾斜を有効部1の全面にわたって補正することが可能となる。
【0067】
以上説明したように、上述したカラー陰極線管用のフェースパネルの露光装置及び蛍光面形成方法によれば、感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンのフェースパネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズにおいて、光源側から入射した光の出射面は、上述した6次多項式によって規定された曲面によって形成されている。これにより、フェースパネルの短軸方向に対する光源イメージの傾斜をフェースパネル有効部全面にわたって補正し、スリット状開孔に対応して感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの傾斜を防止し、形成されるストライプ状の黒色非発光層や3色蛍光体層の蛇行を効果的に抑制することが可能となり、滑らかなストライプからなる蛍光面を形成することができる。
【0068】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【0069】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、品位良好な画像を表示可能な蛍光面を形成できる露光装置及び蛍光面形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の一実施の形態に適用可能なカラー陰極線管の構造を概略的に示す断面図である。
【図2】図2は、図1に示したカラー陰極線管において、蛍光面を構成する黒色非発光層及び3色蛍光体層とシャドウマスク本体の開孔との位置関係、及び、電子銃構体から放出された電子ビームの軌道を説明するための図である。
【図3】図3は、この発明の一実施の形態に係る蛍光面形成用の露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図4】図4は、図1に示した露光装置の光源部の構成及び傾斜補正レンズの曲面を概略的に示す図である。
【図5】図5は、4次多項式で規定された曲面の補正可能な補正点の一例を示す図である。
【図6】図6は、4次多項式で規定された曲面の一例を示す図である。
【図7】図7は、図6に示した曲面を有する傾斜補正レンズを用いた場合の傾斜補正結果の一例を示す図である。
【図8】図8は、6次多項式で規定された曲面の補正可能な補正点の一例を示す図である。
【図9】図9は、6次多項式で規定された曲面の一例を示す図である。
【図10】図10は、図9に示した曲面を有する傾斜補正レンズを用いた場合の傾斜補正結果の一例を示す図である。
【図11】図11の(a)乃至(d)は、蛍光面を形成するための主要工程を説明するための図である。
【図12】図12の(a)乃至(c)は、蛍光面を形成するための主要工程を説明するための図である。
【図13】図13は、光源イメージの傾斜補正量の比較結果を示す図である。
【符号の説明】
1・・・有効部、3・・・フェースパネル、8・・・シャドウマスクユニット、18・・・開孔、19・・・開孔列、30・・・支持台、31・・・感光性蛍光面形成層、32・・・光源部、36・・・光源、39・・・傾斜補正レンズ、47・・・光源イメージ
【発明の属する技術分野】
この発明は、露光装置及び蛍光面形成方法に係り、特に、カラー陰極線管におけるフェースパネルの有効部内面に形成された感光性蛍光面形成層にシャドウマスクの複数のスリット状開孔に対応するパターンを焼き付ける際、このストライプ状パターンの蛇行を防止可能な露光装置及び蛍光面形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、カラー陰極線管において、ほぼ矩形状パネルの有効部内面に設けられた蛍光面は、シャドウマスクを光学マスクとする写真印刷法により形成されている。
【0003】
すなわち、パネルの有効部内面に感光剤を塗布した後に乾燥してフォトレジストを形成する。その後、このフォトレジストをシャドウマスクを介して露光し、シャドウマスクの複数の開孔からなる開孔列に対応するパターンを焼き付ける。その後、このフォトレジストを現像して、シャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状のレジストを形成する。
【0004】
続いて、このレジストの形成されたパネルの有効部内面に黒色非発光塗料を塗布した後に乾燥して黒色非発光塗料層を形成した後、レジスト上に塗布された黒色非発光塗料層をレジストとともに剥離除去して、ストライプ状の黒色非発光層を形成する。
【0005】
続いて、この黒色非発光層の形成されたパネルの有効部内面に感光性蛍光体スラリを塗布した後に乾燥して感光性蛍光体スラリ層を形成する。その後、この感光性蛍光体スラリ層をシャドウマスクを介して露光し、シャドウマスクの開孔列に対応するパターンを焼き付ける。その後、この感光性蛍光体スラリ層を現像して、黒色非発光層の所定の隙間に任意の1色のストライプ状蛍光体層、たとえば青蛍光体層を形成する。さらに、同様の方法を繰り返し、黒色非発光層の所定の隙間にそれぞれ緑蛍光体層及び赤蛍光体層を形成する。
【0006】
このような写真印刷法による蛍光体層の形成方法において、黒色非発光層及び3色蛍光体層を形成するためのフォトレジストや感光性蛍光体スラリ層などの感光性蛍光面形成層の露光には、超高圧水銀ランプなどの直管状の線状光源が用いられる。特に、ストライプ状の黒色非発光層及び3色蛍光体層の露光は、線状光源の長軸(管軸)をパネルの短軸方向(開孔列の延出方向)に整合した状態で行われる。
【0007】
したがって、上述した方法で曲面からなるパネルの有効部内面にストライプ状の黒色非発光層及び3色蛍光体層を形成するする際、パネルの長軸(X軸)及び短軸(Y軸)から離れた場所での露光では、線状光源から放出される光で形成されるイメージ(光源イメージ)がパネルの短軸方向に対して傾斜してしまい、このスリット状開孔に対応して感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンが傾斜することになる。この結果、開孔列に対応して形成された黒色非発光層及び3色蛍光体層が蛇行してしまう。
【0008】
黒色非発光層の蛇行は、ビームランディング余裕の低下や画面の輝度ムラを招き、画面品位を劣化させる原因となる。このため、光源イメージの傾斜をパネルの有効部全面にわたって補正することが必要である。光源イメージの傾斜を補正する手段として、いくつかの手段が開発されている。
【0009】
すなわち、線状光源とシャドウマスクとの間に光源イメージの傾斜を補正するための傾斜補正レンズを配置した露光装置が提案されている。例えば、傾斜補正レンズを単純な円筒形レンズによって構成した露光装置が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。また、傾斜補正レンズを、シャドウマスク側の曲面が4次多項式で規定される非球面レンズとして構成した露光装置が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
【0010】
【特許文献1】
特公平6−40464号公報
【0011】
【特許文献2】
特開平8−17341号公報などには、
【0012】
【特許文献3】
特開2002−050285号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ほぼ矩形状のパネルにおける有効部内面の曲率がY軸から短辺にかけてほぼ一定なX軸方向に長軸を有する円筒面であれば、光源イメージの傾斜は、偏向角が大きくなる程大きくなる。つまり、光源イメージの傾斜は、1つの象限で考えれば全面同じ方向に、かつ周辺ほど大きくなる。
【0014】
近年では、カラー陰極線管のパネル外面の曲率半径を10m以上と実質的に平坦にした完全フラット管が普及してきている。このような完全フラット管では、パネルの有効部内面の曲率は、短軸付近よりも短辺付近を小さく設定する傾向にある。このため、パネルの短辺付近では、偏向角が大きいにもかかわらず光源イメージの傾斜は小さくなる。この結果、光源イメージの傾斜は、パネル内面におけるY軸と短辺との間の有効部中間領域で最も大きくなる傾向にある。
【0015】
一方、露光装置に備えられる傾斜補正レンズは、線状光源の長軸方向に一致するY軸方向に沿ったレンズの肉厚差を利用して光源イメージの傾斜を補正する。このため、傾斜補正レンズのY軸方向に沿った曲率が光源イメージの傾斜を補正するのに大きな影響を与えている。つまり、光源イメージの傾斜の大きさとそれが発生している位置にあわせて、傾斜補正レンズのY軸方向曲率を適宜変化させることが重要である。
【0016】
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に開示されたような単純な円筒形レンズからなる傾斜補正レンズでは、レンズ曲面のY軸方向曲率がX軸方向に沿って一定であるため、光源イメージの傾斜をパネルの有効部全面において同一方向にしか補正することができない。このため、このような傾斜補正レンズを用いた場合であっても、有効部のいずれかの位置で必ず補正エラーが残ってしまい、有効部全面にわたって傾斜を良好に補正することが困難である。
【0017】
また、特許文献3に開示されたような非球面レンズからなる傾斜補正レンズでは、レンズ曲面を設計する際の自由度が小さい。すなわち、傾斜補正レンズのレンズ曲面において、傾斜を補正するための補正点の数が少なく、1/4象限あたり原点を含めて9点の補正点で傾斜を補正する必要がある。このため、パネルの有効部中間領域で発生した最も大きな傾斜を補正するようにレンズ曲面を設計した場合、レンズ曲面の周辺部において極端に傾きの大きい形状となってしまう。つまり、ある1点の補正点で大きな傾斜を補正しようとした場合、その補正点が周囲の補正点よりシャドウマスク側に大きく突出するまたは光源側に大きく突出することとなり、その影響でレンズ曲面の傾きが極端に大きくなってしまう。
【0018】
傾斜補正レンズは、一般に石英ガラスなどのガラス材を加工することによって製造されるが、このように急峻な傾きを有する形状のレンズ曲面を製造することは、製造上の限界を超えてしまい、加工が困難になるという問題がある。このため、このような傾斜補正レンズを用いた場合であっても、光源イメージの傾斜をパネルの有効部全面にわたって十分に補正することが困難となる。
【0019】
特に最近では、画質の高品位化の要求が強まってきており、解像度を上げるために蛍光面を構成するストライプ状の蛍光体層を小さなピッチで数多く配列する傾向にある。このため、蛍光体層及びこれらの間の黒色非発光層の蛇行は、電子ビームのミスランディングを誘発するとともに、画面の輝度ムラを生じさせる原因となる。したがって、蛍光面に表示される画像の品位の劣化を招く結果となる。
【0020】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、品位良好な画像を表示可能な蛍光面を形成できる露光装置及び蛍光面形成方法を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
この発明の第1の様態による露光装置は、
ほぼ矩形状パネルの有効部内面に形成された感光性蛍光面形成層に複数のスリット状の開孔を有するシャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状のパターンを焼き付ける陰極線管用のパネルの露光装置であって、
シャドウマスクを装着したパネルを位置決めした状態で支持する支持台と、
前記支持台に支持された前記パネルの感光性蛍光面形成層を露光するための光源と、
前記光源と前記シャドウマスクとの間に配置され、前記感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの前記パネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズと、を備え、
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、前記パネルの長軸と平行な方向の軸をX軸、前記パネルの短軸と平行な方向の軸をY軸、X軸とY軸との両方と直交する方向の軸をZ軸、a1〜a15を係数とするとき、
で表される6次多項式によって規定されたことを特徴とする。
【0022】
この発明の第2の様態による蛍光面形成方法は、
ほぼ矩形状パネルの有効部内面に感光性蛍光面形成層を形成し、
複数のスリット状の開孔を有するシャドウマスクを装着したパネルを位置決めした状態で支持し、
支持された前記パネルの感光性蛍光面形成層を露光して前記シャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状パターンを焼き付け、
前記感光性蛍光面形成層を現像してストライプ状の蛍光体層を備えた蛍光面を形成する、蛍光面形成方法であって、
前記感光性蛍光面形成層を露光するための露光装置は、
光源と、
前記光源と前記シャドウマスクとの間に配置され、前記感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの前記パネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズと、を備え、
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、前記パネルの長軸と平行な方向の軸をX軸、前記パネルの短軸と平行な方向の軸をY軸、X軸とY軸との両方と直交する方向の軸をZ軸、a1〜a15を係数とするとき、
で表される6次多項式によって規定されたことを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態に係る露光装置及び蛍光面形成方法について図面を参照して説明する。
【0024】
図1に示すように、カラー陰極線管は、ガラスによって形成された真空外囲器11を備えている。この真空外囲器11は、実質的に矩形状のフェースパネル3と、このフェースパネル3に一体に接合されたファンネル4とを有している。フェースパネル3は、略矩形状の有効部1と、有効部1の周縁部から管軸Zに沿って延出されたスカート部2を有している。有効部1の外面は、その曲率半径が10000mm以上となるよう略平坦に形成されている。有効部1の内面は、任意の曲面で構成されている。スカート部2は、その内部における各コーナ部において内方に向かって突設されたスタッドピン10を備えている。
【0025】
なお、このようなカラー陰極線管においては、管軸Zと直交しほぼ矩形状のフェースパネル3の長辺に実質的に平行な軸を水平軸Xとし、管軸Z及び水平軸Xと直交しフェースパネル3の短辺に実質的に平行な軸を垂直軸Yとする。フェースパネル3の長軸は実質的に水平軸Xに一致し、また、フェースパネル3の短軸は実質的に垂直軸Yに一致する。管軸Zは、フェースパネル3の有効部1の中心を通りフェースパネル3の主面(外面または内面)に対してほぼ直交する。
【0026】
蛍光面5は、フェースパネル3の有効部1の内面にほぼ矩形状に形成されている。この蛍光面5は、図2に示すように、垂直軸Y方向に伸びたストライプ状の黒色非発光層20及び3色蛍光体層21R、21G、21Bによって構成されている。黒色非発光層20は、水平軸X方向に沿って所定ピッチで配列されている。3色蛍光体層21R、21G、21Bは、この黒色非発光層20の隙間に埋め込まれるように配置されている。
【0027】
電子銃構体14は、ファンネル4の径小部に相当する円筒状のネック12の内部に配置されている。この電子銃構体14は、水平軸X上に一列に配列された3電子ビーム13R、13G、13Bを蛍光面5に向けて放出する。また、この電子銃構体14は、管軸Zと略同軸的に配置されている。
【0028】
色選別機能を有するシャドウマスクユニット8は、真空外囲器11の内部において蛍光面5に対向して配置されている。このシャドウマスクユニット8は、電子銃構体14から放出された3電子ビーム13R、13G、13Bが通過する複数の開孔18を有するシャドウマスク本体6と、シャドウマスク本体6の周縁部を保持する略矩形枠状のマスクフレーム7と、を備えている。このマスクフレーム7は、弾性支持体9を介してスタッドピン10に固定され、支持されている。
【0029】
図2に示すように、シャドウマスク本体6は、蛍光面5に対向して配置されている。開孔18は、垂直軸Yに長軸を有する長方形状、長円形状などのスリット状に形成されている。これら複数の開孔18は、シャドウマスク本体6において、ブリッジ17を介して垂直軸Y方向に沿って直線的に配列され、開孔列19を形成している。複数の開孔列19は、水平軸X方向に沿って並列配置されている。
【0030】
偏向ヨーク15は、ファンネル4の径大部からネック12に亘る外面に沿って装着されている。この偏向ヨーク15は、電子銃構体14から放出された3電子ビーム13R、13G、13Bを水平軸X方向及び垂直軸Y方向に偏向する非斉一な偏向磁界を発生する。この非斉一偏向磁界は、ピンクッション型の水平偏向磁界及びバレル型の垂直偏向磁界によって形成される。
【0031】
このようなカラー陰極線管装置においては、図2に示すように、電子銃構体14から放出された3電子ビーム13R、13G、13Bは、シャドウマスク本体6の開孔18付近でセルフコンバージェンスしつつ、偏向ヨーク15から発生された偏向磁界によって偏向される。
【0032】
これにより、3電子ビーム13R、13G、13Bは、シャドウマスクユニット8を介して蛍光面5を水平軸X方向及び垂直軸Y方向に走査する。このとき、各電子ビーム13R、13G、13Bが特定の色の蛍光体層21R、21G、21Bにランディングすることにより、カラー画像が表示される。
【0033】
次に、上述したカラー陰極線管において、フェースパネル3の有効部1の内面にストライプ状の黒色非発光層20及び3色蛍光体層21(R、G、B)からなる蛍光面5を形成するための露光装置について説明する。
【0034】
図3に示すように、この露光装置は、フェースパネル3の有効部内面に形成された感光性蛍光面形成層に、シャドウマスク本体6のブリッジ17を介して配列された複数のスリット状開孔18を有する開孔列19に対応して、ストライプ状のパターンを焼き付けるためのものである。すなわち、この露光装置は、支持台30、光源部32、光学系33及び34などを備えて構成されている。
【0035】
支持台30は、シャドウマスクユニット8を装着したフェースパネル3を所定位置に位置決めした状態で支持する。光源部32は、この支持台30に支持されたフェースパネル3の有効部内面に形成されたフォトレジストや感光性蛍光体スラリなどの感光性蛍光面形成層31を露光するための光源36を備えている。光学系33は、例えば、光源部32から支持台30に支持されたフェースパネル3に向かって放射された光の軌道を補正するΔS補正レンズやγ―ΔP補正レンズなどからなる複数の補正レンズ33などである。また、光学系34は、例えば、感光性蛍光面形成層31に対する光量分布を補正する補正フィルタ34などである。
【0036】
光源部32は、図4に示すように、ランプハウス35の内側に配置された超高圧水銀ランプなどの長管状の線状光源36を有している。この線状光源36は、支持台30に支持されたフェースパネル3の短軸Y方向と平行な方向に延出された長軸を有している。
【0037】
また、この光源部32は、ランプハウス35の外側に傾斜補正レンズ39を備えている。すなわち、傾斜補正レンズ39は、光源とフェースパネル3に装着されたシャドウマスクユニット8との間に配置されており、実質的に光源36の最も近くに配置された光学レンズである。この傾斜補正レンズ39は、感光性蛍光面形成層31に焼き付けられるパターン(光源イメージ)のフェースパネル3の短軸Y方向に対する傾斜を補正するものである。
【0038】
この傾斜補正レンズ39は、石英ガラスなどのガラス材を加工することによって製造された非球面レンズである。すなわち、傾斜補正レンズ39の少なくともシャドウマスク側の主面(光源側から入射した光の出射面)は、非球面の曲面である。また、傾斜補正レンズ39の光源側の主面(光源側から光が入射する入射面)は、この実施の形態では平面であるが任意の曲面であっても良い。以下の説明では、傾斜補正レンズ39におけるシャドウマスク側主面の形状について種々検討するものとし、「曲面」とは、傾斜補正レンズ39のシャドウマスク側の曲面を意味するものとする。
【0039】
傾斜補正レンズ39の曲面は、曲面の中心を原点、フェースパネル3の長軸と平行な方向の軸をX軸、フェースパネル3の短軸と平行な方向の軸をY軸、X軸とY軸との両方と直交する方向の軸をZ軸、a1〜a15を係数とするとき、
で表される6次多項式によって規定される。
【0040】
なお、傾斜補正レンズ39の曲面を定義するのに当たり、X軸とは上述したカラー陰極線管の水平軸X及びフェースパネル3の長軸と実質的に一致し、Y軸とはカラー陰極線管の垂直軸Y及びフェースパネル3の短軸と実質的に一致し、Z軸とはカラー陰極線管の管軸Zと実質的に一致し曲面に対してほぼ直交するものとする。また、曲面の中心とは、曲面とZ軸とが交差する点であり、また、X軸、Y軸、Z軸すべてが互いに交差する点でもあり、この点を原点とする。
【0041】
上述した多項式より低次の多項式で規定された曲面、例えば4次多項式で規定された曲面は、設計する際の自由度が小さい。すなわち、このような曲面においては、傾斜を補正するための補正点の数が少なく、図5に示すように、1/4象限(図5では第1象限を示す)あたり原点P0を含めて9点の補正点P0〜P8で傾斜を補正する必要がある。
【0042】
例えば、フェースパネル3の有効部1における中間領域で発生した大きな傾斜を補正する場合、補正点P1、P4、P7のようなY軸と曲面の短辺39Sとの中間領域39Mに位置する補正点を主体としてレンズ曲面を設計する必要がある。しかしながら、このような中間領域39Mに位置する補正点で大きな傾斜を補正しようとした場合、その補正点が周囲の補正点よりシャドウマスク側に大きく突出するまたは光源側に大きく突出することとなる。この結果、図6に示すように、レンズ曲面の周辺部において極端に傾きの大きい形状となってしまう。
【0043】
このように急峻な傾きを有する形状のレンズ曲面を製造することは困難である。このため、4次多項式で規定された曲面を有する傾斜補正レンズを用いた場合であっても、光源イメージの傾斜をパネルの有効部全面にわたって十分に補正することが困難となる。例えば図7に示すように、フェースパネル3の有効部1の中間領域1Mにおいて、光源イメージ47の傾斜が発生してしまい、結果として形成された蛍光面5については、黒色非発光層20及び3色蛍光体層21(R、G、B)が蛇行してしまうことになる。
【0044】
一方、上述したような6次多項式で規定された曲面は、4次多項式で規定された曲面より設計する際の自由度が高い。このような曲面においては、図8に示すように、1/4象限(図8では第1象限を示す)あたり原点P0を含めて16点の補正点P0〜P15で傾斜を補正することが可能である。
【0045】
例えば、フェースパネル3の有効部1における中間領域で発生した大きな傾斜を補正する場合、補正点P1及びP2、P5及びP6、P9及びP10、P13及びP14のようなY軸と曲面の短辺39Sとの中間領域39Mに位置する補正点を主体としてレンズ曲面を設計することが可能となる。
【0046】
このような中間領域39Mに位置する複数の補正点で傾斜を補正しようとした場合、ある1つの補正点のみが周囲の補正点よりシャドウマスク側に大きく突出するまたは光源側に大きく突出することはない。すなわち、係数a1〜a15を適宜設定することにより、各補正点の座標値及びZ値(原点P0を基準としたZ軸方向高さ)を自由に設定することができる。このため、各補正点の間隔も自由に設定することができる。したがって、ある1つの補正点による補正を周囲の周囲の補正点で補償することができ、この結果、図9に示すように、滑らかな曲面として形成することが可能である。このような滑らかな曲面を製造することに困難性は少なく、製造コストを低減できしかも製造歩留まりを向上することができる。
【0047】
つまり、この実施の形態によれば、補正点を増やすことができ、曲面を設計する際の自由度を向上することができる。このため、有効部1における局所的な傾斜の補正に対して確実に対応することができるとともに他の周辺領域に与える影響を最小限に抑えることができる。したがって、曲面上の必要な箇所を中心とした局所的な補正が可能となり、その周辺にわたって補正不要な箇所まで曲面に影響を及ぼすことがない。
【0048】
このため、このような6次多項式で規定された曲面を有する傾斜補正レンズ39を用いた場合、光源イメージの傾斜をフェースパネル3の有効部全面で最適に補正することができる。例えば図10に示すように、フェースパネル3の有効部1において、その長辺1L及び短辺1S周辺や最も補正が必要な中間領域1Mについても光源イメージ47の傾斜が補正され、Y軸とほぼ平行な光源イメージ47を露光することができる。したがって、結果として形成された蛍光面5については、黒色非発光層20及び3色蛍光体層21(R、G、B)の蛇行が抑制され、Y軸にほぼ平行なストライプ形状を形成することができる。
【0049】
上述したように、曲面を設計する際に、より高次の多項式によって曲面を規定することで自由度を向上することができ、多くの補正点で傾斜を補正することが可能となる。しかしながら、6次を超える高次多項式で規定された曲面、例えば8次多項式で規定された曲面は、1/4象限あたり原点P0を含めて25点の補正点を有することになる。このように多くの補正点を有する曲面は、設計が複雑となり、効率が悪い。また、限られた領域の中でこれだけ多くの補正点を最適に設定しようとした場合に、1つの補正点でエラーが生じた場合(最適なZ値より外れてしまった場合)、隣接する補正点までの間隔が小さいため、エラーを生じた補正点の周辺に大きな影響を及ぼすこととなる。
【0050】
したがって、設計効率を向上でき、しかも、局所的な傾斜補正に対応できる6次の多項式で曲面を規定することが最も望ましい。
【0051】
なお、上述した6次多項式の係数a1〜a15を適宜設定することにより、傾斜補正レンズ39の曲面は、X軸とZ軸を含む平面(X−Z)平面との交線が直線またはシャドウマスク側に凸形状である曲線として形成されることが望ましい。このような曲面に形成することにより、光源36からフェースパネル3の内面に到達する光の量が全体的又は局部的に減少するのを防止することができる。
【0052】
また、係数a1〜a15を適宜設定することにより、Y軸とZ軸を含む(Y−Z)平面との交線の平均曲率半径がY軸上とX軸方向有効部端(すなわち曲面の短辺)39Sとの間で極大値または極小値をとるように形成されることが望ましい。このような曲面に形成することにより、フェースパネルの有効部中間領域での補正を最も大きくすることができるため、光源イメージの傾斜が最も大きい領域がフェースパネルの有効部中間領域にあった場合でも、フェースパネルの有効部全面で最適に補正することができる。
【0053】
さらに、係数a1〜a15を適宜設定することにより、Y軸方向有効部端(すなわち曲面の長辺)39L上において、Y軸とZ軸を含む(Y−Z)平面との交線の曲率半径がY軸上とX軸方向有効部端39Sとの間で極大値または極小値をとるように形成されることが望ましい。このような曲面に形成することにより、フェースパネルの有効部長辺中間領域での補正を最も大きくすることができるため、光源イメージの傾斜が最も大きい領域がフェースパネルの有効部長辺中間領域にあった場合でも、フェースパネルの有効部全面で最適に補正することができる。
【0054】
次に、上述したような露光装置を用いて蛍光面5を形成する蛍光面形成方法について説明する。すなわち、ストライプ状の蛍光体層などを備えた蛍光面5は、シャドウマスクユニット8を光学マスクとする写真印刷法により形成される。
【0055】
まず、図11の(a)に示すように、フェースパネル3の有効部1における内面に感光性樹脂材料を塗布した後に乾燥してフォトレジスト(感光性蛍光面形成層)41を形成する。そして、フェースパネル3の内面にフォトレジスト41に対向するように複数のスリット状の開孔18を有するシャドウマスクユニット8を装着する。そして、フェースパネル3を露光装置の支持台30の所定位置に位置決めした状態で支持する。このとき、フェースパネル3は、その短軸と光源36の長軸とが平行となるように位置決めされる。
【0056】
そして、光源36を点灯してフォトレジスト41を露光する。すなわち、光源36から放射された光は、傾斜補正レンズ39によって光源イメージの傾斜が補正された状態で、光学系33及び34により所定の光学特性が付与され、シャドウマスクユニット8を介してフォトレジスト41に導かれる。これにより、フォトレジスト41にシャドウマスクユニット8の複数の開孔18からなる開孔列19に対応する所定パターンを焼き付ける。
【0057】
続いて、図11の(b)に示すように、所定パターンの焼き付けられたフォトレジスト41を現像して、シャドウマスクユニット8の開孔列19に対応するストライプ状のレジスト42を形成する。続いて、図11の(c)に示すように、レジスト42の形成された有効部1の内面に黒色非発光塗料を塗布した後に乾燥して黒色非発光塗料層43を形成する。続いて、図11の(d)に示すように、レジスト42上に塗布形成された黒色非発光塗料層43をレジスト42とともに剥離除去して、ストライプ状の黒色非発光層20を形成する。
【0058】
続いて、図12の(a)に示すように、黒色非発光層20の形成された有効部1内面に感光性樹脂材料及び蛍光体を主成分とする感光性蛍光体スラリを塗布した後に乾燥して感光性蛍光体スラリ層(感光性蛍光面形成層)45を形成する。そして、フェースパネル3の内面に感光性蛍光体スラリ層45に対向するように上述したシャドウマスクユニット8を装着する。そして、フェースパネル3を露光装置の支持台30の所定位置に位置決めした状態で支持する。このときも、先に説明した通り、フェースパネル3は、その短軸と光源36の長軸とが平行となるように位置決めされる。
【0059】
そして、同様に光源36を点灯してフォトレジスト41を露光する。これにより、感光性蛍光体スラリ層45にシャドウマスクユニット8の複数の開孔18からなる開孔列19に対応する所定パターンを焼き付ける。
【0060】
続いて、図12の(b)に示すように、所定パターンの焼き付けられた感光性蛍光体スラリ層45を現像して、黒色非発光層20の所定の隙間に任意の1色のストライプ状蛍光体層、たとえば緑蛍光体層21Gを形成する。続いて、緑蛍光体層21Gの形成方法を順次青蛍光体および赤蛍光体について繰り返し、図12の(c)に示すように、黒色非発光層20の所定の隙間にそれぞれ青蛍光体層21B、及び、赤蛍光体層21Rを形成する。
【0061】
以上のようにして製造された蛍光面5は、黒色非発光層20や3色蛍光体層21(R、G、B)の蛇行が抑制され、ほぼ直線的なストライプ状に形成することができた。このため、3色蛍光体層を狭ピッチで形成した場合であっても、電子ビームのミスランディングを防止することができ、画面の輝度を均一化することができる。したがって、蛍光面5に品位良好な画像を表示することが可能となる。
【0062】
次に、一実施例について説明する。
【0063】
ここでは、画面サイズが対角13インチのカラー陰極線管において、4次多項式で規定された曲面からなる傾斜補正レンズを備えた露光装置と、6次多項式で規定された曲面からなる傾斜補正レンズを備えた露光装置とで蛍光面5での光源イメージの傾斜補正量を比較した。
【0064】
図13にその比較結果を示す。図13では、フェースパネル上の座標位置での、各傾斜補正レンズによる傾斜補正量を示しており、傾斜補正量は、光源イメージの傾斜を角度で表わしたものである。
【0065】
図13に示すように、4次多項式で規定された曲面からなる傾斜補正レンズでは、フェースパネル3の有効部周辺に向かうにしたがって補正量が大きくなり、製造上の限界から、フェースパネル3の有効部中間領域での補正量を最も大きくすることができない。
【0066】
これに対して、6次多項式で規定された曲面からなる傾斜補正レンズでは、設計する際の自由度が高いため、フェースパネル3の有効部中間領域での補正量を最も大きくすることができる。したがって、このような実施例においては、フェースパネル3の内面に投影された光源イメージの傾斜を有効部1の全面にわたって補正することが可能となる。
【0067】
以上説明したように、上述したカラー陰極線管用のフェースパネルの露光装置及び蛍光面形成方法によれば、感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンのフェースパネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズにおいて、光源側から入射した光の出射面は、上述した6次多項式によって規定された曲面によって形成されている。これにより、フェースパネルの短軸方向に対する光源イメージの傾斜をフェースパネル有効部全面にわたって補正し、スリット状開孔に対応して感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの傾斜を防止し、形成されるストライプ状の黒色非発光層や3色蛍光体層の蛇行を効果的に抑制することが可能となり、滑らかなストライプからなる蛍光面を形成することができる。
【0068】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【0069】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、品位良好な画像を表示可能な蛍光面を形成できる露光装置及び蛍光面形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の一実施の形態に適用可能なカラー陰極線管の構造を概略的に示す断面図である。
【図2】図2は、図1に示したカラー陰極線管において、蛍光面を構成する黒色非発光層及び3色蛍光体層とシャドウマスク本体の開孔との位置関係、及び、電子銃構体から放出された電子ビームの軌道を説明するための図である。
【図3】図3は、この発明の一実施の形態に係る蛍光面形成用の露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図4】図4は、図1に示した露光装置の光源部の構成及び傾斜補正レンズの曲面を概略的に示す図である。
【図5】図5は、4次多項式で規定された曲面の補正可能な補正点の一例を示す図である。
【図6】図6は、4次多項式で規定された曲面の一例を示す図である。
【図7】図7は、図6に示した曲面を有する傾斜補正レンズを用いた場合の傾斜補正結果の一例を示す図である。
【図8】図8は、6次多項式で規定された曲面の補正可能な補正点の一例を示す図である。
【図9】図9は、6次多項式で規定された曲面の一例を示す図である。
【図10】図10は、図9に示した曲面を有する傾斜補正レンズを用いた場合の傾斜補正結果の一例を示す図である。
【図11】図11の(a)乃至(d)は、蛍光面を形成するための主要工程を説明するための図である。
【図12】図12の(a)乃至(c)は、蛍光面を形成するための主要工程を説明するための図である。
【図13】図13は、光源イメージの傾斜補正量の比較結果を示す図である。
【符号の説明】
1・・・有効部、3・・・フェースパネル、8・・・シャドウマスクユニット、18・・・開孔、19・・・開孔列、30・・・支持台、31・・・感光性蛍光面形成層、32・・・光源部、36・・・光源、39・・・傾斜補正レンズ、47・・・光源イメージ
Claims (10)
- ほぼ矩形状パネルの有効部内面に形成された感光性蛍光面形成層に複数のスリット状の開孔を有するシャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状のパターンを焼き付ける陰極線管用のパネルの露光装置であって、
シャドウマスクを装着したパネルを位置決めした状態で支持する支持台と、
前記支持台に支持された前記パネルの感光性蛍光面形成層を露光するための光源と、
前記光源と前記シャドウマスクとの間に配置され、前記感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの前記パネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズと、を備え、
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、前記パネルの長軸と平行な方向の軸をX軸、前記パネルの短軸と平行な方向の軸をY軸、X軸とY軸との両方と直交する方向の軸をZ軸、a1〜a15を係数とするとき、
で表される6次多項式によって規定されたことを特徴とする露光装置。 - 前記光源は、前記パネルの短軸と平行な方向に延出された長軸を有する線状光源であることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、X軸とZ軸を含む(X−Z)平面との交線が直線または前記シャドウマスク側に凸形状の曲線であることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、Y軸とZ軸を含む(Y−Z)平面との交線の平均曲率半径がY軸上とX軸方向有効部端との間で極大値または極小値をとることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、Y軸方向有効部端上において、Y軸とZ軸を含む(Y−Z)平面との交線の曲率半径がY軸上とX軸方向有効部端との間で極大値または極小値をとることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- ほぼ矩形状パネルの有効部内面に感光性蛍光面形成層を形成し、
複数のスリット状の開孔を有するシャドウマスクを装着したパネルを位置決めした状態で支持し、
支持された前記パネルの感光性蛍光面形成層を露光して前記シャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状パターンを焼き付け、
前記感光性蛍光面形成層を現像してストライプ状の蛍光体層を備えた蛍光面を形成する、蛍光面形成方法であって、
前記感光性蛍光面形成層を露光するための露光装置は、
光源と、
前記光源と前記シャドウマスクとの間に配置され、前記感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの前記パネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズと、を備え、
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、前記パネルの長軸と平行な方向の軸をX軸、前記パネルの短軸と平行な方向の軸をY軸、X軸とY軸との両方と直交する方向の軸をZ軸、a1〜a15を係数とするとき、
で表される6次多項式によって規定されたことを特徴とする蛍光面形成方法。 - 前記光源は、一方向に延出された長軸を有する線状光源であり、前記パネルの短軸と前記光源の長軸とが平行なるように前記パネルを位置決めすることを特徴とする請求項6に記載の蛍光面形成方法。
- 前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、X軸とZ軸を含む(X−Z)平面との交線が直線または前記シャドウマスク側に凸形状の曲線であることを特徴とする請求項6に記載の蛍光面形成方法。
- 前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、Y軸とZ軸を含む(Y−Z)平面との交線の平均曲率半径がY軸上とX軸方向有効部端との間で極大値または極小値をとることを特徴とする請求項6に記載の蛍光面形成方法。
- 前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、Y軸方向有効部端上において、Y軸とZ軸を含む(Y−Z)平面との交線の曲率半径がY軸上とX軸方向有効部端との間で極大値または極小値をとることを特徴とする請求項6に記載の蛍光面形成方法。
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