JP2005116212A - シャドウマスクのスジムラの検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のスロットを貫通ブリッジで連結してスロット群を構成し、スロット群を連続ブリッジで連結したスロット型シャドウマスクをＣＲＴに組み込んだ際に発生するスジムラＭ１を、組み込む前に判別するスジムラの検査方法を提供すること。
【解決手段】連続ブリッジを画像データＡとし、貫通ブリッジを画像データＢとし、蛍光体２０を画像データＣとし、画像データＡと画像データＣの重なり面積（Ｓ_A ）を算出し、画像データＢと画像データＣの重なり面積（Ｓ_B ）を算出し、面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）を算出し、その値からスジムラが発生するか否かを判別する。Ｓ_B ／Ｓ_A が０．９８〜１．０２であること。
【選択図】図４

Description

本発明は、シャドウマスクの検査に関するものであり、特に、連続ブリッジと貫通ブリッジを有するスロット型シャドウマスクにおいて、ＣＲＴに組み込んだ際に画面上の発生するスジムラをシャドウマスクの段階でスジムラが発生するか否かを判別することのできるシャドウマスクの検査方法に関する。

ＣＲＴに用いるシャドウマスクは、金属薄板を素材としフォトエッチング法で製造され、その形態は枚葉状となっている。

フォトエッチング法により製造された枚葉状のシャドウマスクをＣＲＴに組み込む際には、所定形状の開口部が形成されたシャドウマスクに、予め、アニール処理、プレス成形、黒化処理などの処理を施してからフレームに溶接して取り付けるといった方法が多くの場合にとられている。

このアニール処理は、シャドウマスクを８００℃〜９００℃に加熱し、その温度に保持した後に除冷する処理であり、還元雰囲気内で行われる。このアニール処理は、硬さの低下、残留応力の除去、金属組織の調整などによって冷間加工性、耐蝕性、機械的性質などを改善するものである。

また、プレス成形は、シャドウマスクを所定の曲面に成形し、同時に周辺部のスカート部を所定の形状に成形するものである。

また、黒化処理は、５００℃〜６００℃程度の熱処理によって、シャドウマスクの表面に一様なＦｅ₃ Ｏ₄ （四三酸化鉄）の黒色膜を形成するものである。この黒色膜はシャドウマスクの熱放射係数を上げ、動作中のシャドウマスクの温度上昇を抑制し、また、シャドウマスクの防錆、及び表面での反射を防止している。

このような処理が施されてからＣＲＴに組み込まれるシャドウマスク、特に、大型のシャドウマスクには、その大きさに対応した機械的な強度が求められている。従って、例えば，対角３４インチ程度のシャドウマスクの場合、金属薄板の厚みは０．２５ｍｍ〜０．１８ｍｍ程度のものが用いられている。

また、プレス成形により所定の曲面に成形したシャドウマスクの場合は、電子ビームによってシャドウマスクが膨らむように変形するドーミングが起こり、蛍光面上でのビームランディングのずれが問題となる。

このビームランディングのずれは、シャドウマスクに熱補正機構を設けることによっても軽減できるが、ドーミングを低減させる最も効果的な方法は、膨張係数が鉄の１／１０しかないアンバー材を使用することである。

しかし、アンバー材は熱伝導がわるいため、ドーミングの低減効果は１／３程度にとどまる。

一方、シャドウマスクの画面の上下方向に張力を掛けて取り付ける、所謂、ＳＳＴ（Ｓｅｍｉ Ｓｔｒｅｔｃｈ Ｔｅｎｓｉｏｎ）方式の場合には、上記アニール処理、及びプレス成形は不要となり、枚葉状のシャドウマスクは張力を掛けて取り付けられた状態で黒化処理される。

従って、張力を掛けて取り付けられるＳＳＴ方式の場合には、そのシャドウマスクは、例えば、対角３４インチ程度の大きさにて、金属薄板の厚みは０．１０ｍｍ程度まで薄いものを用いることができ、これがＳＳＴ方式の特徴となっている。

ＳＳＴ方式によるシャドウマスクの場合は、例えば、パネル内面に固定した金属レール上に加熱状態で溶接されるので、シャドウマスクには張力がかかった状態であり、電子ビームでの加熱があても、その部分での応力の緩和が起こるのみでドーミングのような変形は生じない。

図１は、ＳＳＴ方式によるスロット型シャドウマスクの一例におけるスロット部分を拡大して示す平面図である。図１に示すスロット型シャドウマスクは、ビームランディングのずれを発生させないシャドウマスクとして考案されたものである。

図１中、Ｘは画面の左右方向、Ｙは画面の上下方向を表している。図１に示すように、このスロット型シャドウマスクのスロットは、矩形状スロットの長辺（ａ）が画面の上下方向（Ｙ）に平行に一列に、、例えば、７個（Ｔ_n −１〜Ｔ_n −７）が配列されており、上下方向（Ｙ）の７個のスロットは、相互に貫通ブリッジ（欠落部のあるタイバー）（１１）で連結されている。

貫通ブリッジ（欠落部のあるタイバー）（１１）は、タイバーの左右中央部がフォトエッチングによって除去された欠落部（Ｃ）がある不連続なタイバーである。そして、このような７個のスロット（Ｔ_n −１〜Ｔ_n −７）で構成されるスロット群（Ｔ_n ）が画面の上下方向（Ｙ）に複数個（Ｔ₁ 〜Ｔ_n-1 、Ｔ_n 、Ｔ_n+1 〜Ｔ_m ）配列されている。

また、Ｔ_n-1 、Ｔ_n 、Ｔ_n+1 で表すスロット群の間には、連続ブリッジ（タイバー）（１２）が設けられており、スロット群を連結している。この連続ブリッジ（タイバー）（１２）は、タイバーの左右中央部がフォトエッチングによって除去されておらず左右方向に連続したタイバーである。

上記ｍ個のスロット群（Ｔ₁ 〜Ｔ_n-1 、Ｔ_n 、Ｔ_n+1 〜Ｔ_m ）と同様なスロット群が、図１中、画面の左右方向（Ｘ）に複数配列され（図示せず）、スロット型シャドウマスクを構成している。

すなわち、このスロット型シャドウマスクは、画面の上下方向（Ｙ）の連続した７個間は貫通ブリッジ（１１）で連結され、画面の上下方向（Ｙ）の７個毎に連続ブリッジ（１２）で連結されている。また、画面の左右方向（Ｘ）は、スロット群間の金属薄板（１０）で連結されている。

上記図１に示すスロット型シャドウマスクは、電子ビームによる加熱があっても、ドーミングのような変形は生じない、或いはビームランディングのずれを発生させないシャドウマスクとして考案されたものである。

すなわち、このシャドウマスクは、プレス成形によって所定の曲面に成形されずフラットなものであり、ＣＲＴに組み込まれるシャドウマスクの上下方向（Ｙ）には予め、張力がかかった状態であるので、電子ビームでの加熱があっても、その部分での応力の緩和が起こるのみで位置のずれはない。

また、シャドウマスクの左右方向（Ｘ）は、電子ビームでの加熱による膨張をスロットの貫通ブリッジ（１１）の貫通部（Ｃ）が吸収し（加熱膨張により貫通部が狭くなる）、スロットの位置ずれは著しく低減される。

しかし、このスロット型シャドウマスクをこの儘の状態でＣＲＴに組み込んだ際には、画面の左右方向（Ｘ）に筋状のムラ（スジムラ）が発生する。

図２は、画面の一部を拡大して筋状のムラ（スジムラ）の発生状態を説明する平面図である。図２は、パネルの前面からの図であり、斜線で示す（Ｍ１）が画面上に発生したスジムラである。

シャドウマスクは、パネルの背後に組み込んであるが、説明上、シャドウマスクのスロットは、実線で表している。

スジムラ（Ｍ１）は、シャドウマスクの連続ブリッジ（１２）の巾と同程度の巾（Ｗ１）で、連続ブリッジ（１２）の位置から画面の左右方向（Ｘ）に発生する。また、画面の上下方向（Ｙ）には、連続ブリッジ（１２）のピッチと同程度のピッチ（Ｐ）で発生する。

このスジムラ（Ｍ１）は、画面の全面、画面の左右方向の局部、画面の上下方向の局部、或いはランダムに発生する。

図３は、スジムラが発生する原因を説明する平面図である。図３は、ＣＲＴの内部からの、すなわち、電子銃側からの図であり、シャドウマスクのスロットは実線で、また、シャドウマスクの背後にある蛍光体は点線で表している。図３に示すスロットは、図１におけるＱ領域に相当する。

図３に示す蛍光体（２０）は、赤、緑、青３色の蛍光体の内、例えば、緑蛍光体を表している。蛍光体（２０）は、パネル内面、画面の上下方向に一定の巾でストライプ状に設けられている。

電子ビームは、スロット（Ｔ_n −６）、（Ｔ_n −７）、（Ｔ_n+1 −１）を通過し、背後にある蛍光体（２０）を発光させる。連続ブリッジ（１２）部においては、電子ビームは遮蔽され背後にある蛍光体（２０）は発光しない。

また、貫通ブリッジ（１１）部においては、電子ビームは殆どが遮蔽され、一部が貫通ブリッジ（１１）の貫通部（Ｃ）を通過し、背後にある蛍光体（２０）を僅かに発光させる。

すなわち、図３に示す連続ブリッジ（１２）の巾と同程度の巾（Ｗ１）では相対的に暗く、図２中（Ｗ２）で示す、例えば、スロット７個の巾では明るい画面となり、スジムラ（Ｍ１）は黒スジムラとなって現れる。

図４は、このような黒スジムラの発生を防止する手法の説明図である。この手法は、フォトエッチングされたシャドウマスクにおいて、連続ブリッジ（１２）と蛍光体（２０）が重なり合う面積（Ｓ_A ）と、貫通ブリッジ（１１）と蛍光体（２０）が重なり合う面積（Ｓ_B 、Ｓ_B ＝Ｓ_b ＋Ｓ_b'）を等しくすることによって（Ｓ_A ＝Ｓ_B ）、画面上での相対的な明暗を解消しようとする手法である。

フォトエッチング工程における寸法の変化、バラツキ状態などの傾向を基にして、例えば、連続ブリッジ（１２）の巾（Ｄ１）、連続ブリッジ（１２）の重なり部分の形状、貫通ブリッジ（１１）の巾（Ｄ２）、貫通ブリッジ（１１）の重なり部分の長さ（Ｌ２、Ｌ３）、貫通ブリッジ（１１）の重なり部分の形状、などを相互に微調整し、フォトエッチング後のシャドウマスクにおいて、連続ブリッジと蛍光体が重なり合う面積（Ｓ_A ）と、貫通ブリッジと蛍光体が重なり合う面積（Ｓ_B ）が等しく（Ｓ_A ＝Ｓ_B ）なるように、工程設計において補正を行う手法である。

しかしながら、実際の製造においては、パターン露光用マスクの原版作製から始まるフォトエッチング工程内での多くの要因の変動によって、Ｓ_A ＝Ｓ_B にはならず、目視によってスジムラ（Ｍ１）が視認されてしまうことがある。

製造されたシャドウマスクにおいて、Ｓ_A とＳ_B の関係が、Ｓ_A ＞Ｓ_B の際には前記のように、スジムラ（Ｍ１）は黒スジムラとなって視認され、また、Ｓ_A ＜Ｓ_B の際には、逆に、スジムラ（Ｍ１）は白スジムラとなって視認される。

これまでのところ、このようなスジムラが発生するか否かをシャドウマスクを製造した段階で判別する方法はなく、スジムラの発生はＣＲＴに組み込まれてから判明するものであり、この損失は大きな問題となっている。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、複数のスロットを貫通ブリッジで画面の上下方向に連結してスロット群を構成し、複数のスロット群を連続ブリッジで画面の上下方向に連結したスロット型シャドウマスクにおいて、このスロット型シャドウマスクをＣＲＴに組み込んだ際に画面上に発生するスジムラを、ＣＲＴに組み込む前のシャドウマスクの段階で、スジムラが発生するか否かを判別することのできるシャドウマスクのスジムラの検査方法を提供することを課題とするものである。

本発明は、連続ブリッジと貫通ブリッジを有するスロット型シャドウマスクをＣＲＴに組み込んだ際に発生するスジムラの検査方法において、
１）スロット型シャドウマスクの連続ブリッジを撮像し、Ａ／Ｄ変換して画像データＡとし、該連続ブリッジ近傍の貫通ブリッジを撮像し、Ａ／Ｄ変換して画像データＢとし、
２）ＣＲＴの蛍光体を画像データＣとし、
３）画像データＡと画像データＣを加算処理して、連続ブリッジと蛍光体の重なり面積（Ｓ_A ）を算出し、画像データＢと画像データＣを加算処理して、貫通ブリッジと蛍光体の重なり面積（Ｓ_B ）を算出し、
４）該重なり面積（Ｓ_A ）と該重なり面積（Ｓ_B ）の面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）を算出し、
該面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）の値から、スロット型シャドウマスクをＣＲＴに組み込んだ際にスジムラが発生するか否かをシャドウマスクの段階で判別することを特徴とするシャドウマスクのスジムラの検査方法である。

また、本発明は、上記発明によるシャドウマスクのスジムラの検査方法において、前記面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）の値が、０．９８〜１．０２の範囲にある際に、良品と判別することを特徴とするシャドウマスクのスジムラの検査方法である。

本発明は、１）シャドウマスクの連続ブリッジを撮像して画像データＡとし、貫通ブリッジを撮像して画像データＢとし、２）ＣＲＴの蛍光体を画像データＣとし、３）画像データＡと画像データＣを加算して、連続ブリッジと蛍光体の重なり面積（Ｓ_A ）を算出し、画像データＢと画像データＣを加算して、貫通ブリッジと蛍光体の重なり面積（Ｓ_B ）を算出し、４）重なり面積（Ｓ_A ）と重なり面積（Ｓ_B ）の面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）を算出し、面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）の値からシャドウマスクをＣＲＴに組み込んだ際にスジムラが発生するか否かを判別するので、複数のスロットを貫通ブリッジで画面の上下方向に連結してスロット群を構成し、複数のスロット群を連続ブリッジで画面の上下方向に連結したスロット型シャドウマスクをＣＲＴに組み込んだ際に画面上に発生するスジムラを、ＣＲＴに組み込む前に判別することのできるシャドウマスクのスジムラの検査方法となる。

また、本発明は、上記スジムラの検査方法において、面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）の値が、０．９８〜１．０２の範囲にある際に、良品と判別する検査方法であるので、良否を正確に判別することのできるシャドウマスクのスジムラの検査方法となる。これにより、ＣＲＴの不良品の低減に著しく寄与するものとなる。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図５は、本発明によるシャドウマスクのスジムラの検査方法において、スジムラが発生するか否かを判別するために、撮像するスロット型シャドウマスク内の位置の例を示す説明図である。

スジムラ（Ｍ１）は、ＣＲＴ画面の全面、画面の左右方向（Ｘ）の局部、画面の上下方向（Ｙ）の局部、或いはランダムに発生することからして、連続ブリッジ及び連続ブリッジ近傍の貫通ブリッジを撮像する位置は、図５に示すように、例えば、スロット型シャドウマスク（５０）の画面中央部（５１）、上下中央の右端部（５２）、左右中央の上端部（５３）、右上の隅（５４）の４ヵ所とする。

この４ヵ所の検査結果を総合し、スロット型シャドウマスクをＣＲＴに組み込んだ際にスジムラが発生するか否かをシャドウマスクの段階で判別する。

図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明によるシャドウマスクのスジムラの検査方法の説明図である。図６においては、画像データを図化して表している。

先ず、図６（ａ）に示すように、スロット型シャドウマスク（５０）の画面中央部（５１）の連続ブリッジ（１２）を撮像し、Ａ／Ｄ変換して画像データＡ（Ｇ_A ）とする。次に、撮像した連続ブリッジ（１２）近傍の貫通ブリッジ（１１）を撮像し、Ａ／Ｄ変換して画像データＢ（Ｇ_B ）とする。

次に、図６（ｂ）に示すように、このスロット型シャドウマスク（５０）が用いられるＣＲＴの蛍光体（２０）を画像データＣ（Ｇ_C ）とする。蛍光体（２０）の仕様は予め設定されているので、数値入力により画像データＣ（Ｇ_C ）を作成してもよく、或いは、連続ブリッジと同様に蛍光体（２０）を撮像し、Ａ／Ｄ変換して画像データＣ（Ｇ_C ）としてもよい。

次に、図６（ｃ）に示すように、上記連続ブリッジの画像データＡ（Ｇ_A ）と蛍光体の画像データＣ（Ｇ_C ）を加算処理して、連続ブリッジと蛍光体の重なり面積（Ｓ_A ）を算出する。また、上記貫通ブリッジの画像データＢ（Ｇ_B ）と蛍光体の画像データＣ（Ｇ_C ）を加算処理して、貫通ブリッジと蛍光体の重なり面積（Ｓ_B ）を算出する。

貫通ブリッジと蛍光体の重なり面積（Ｓ_B ）は、図６（ｃ）中、貫通部（Ｃ）の左側の重なり面積（Ｓ_b ）と右側の重なり面積（Ｓ_b'）とで構成されている（Ｓ_B ＝Ｓ_b ＋Ｓ_b'）。

次に、連続ブリッジと蛍光体の重なり面積（Ｓ_A ）と、貫通ブリッジと蛍光体の重なり面積（Ｓ_B ）の面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）を算出する。得られた面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）の値から、スロット型シャドウマスクをＣＲＴに組み込んだ際に、シャドウマスクの画面中央部（５１）においてスジムラが発生するか否かを判別する。同様にして、上下中央の右端部（５２）、左右中央の上端部（５３）、右上の隅（５４）の４ヵ所の検査結果を総合し、スロット型シャドウマスクの良否を判別する。

上記のように、本発明によるシャドウマスクのスジムラの検査方法は、ＣＲＴに組み込む前のシャドウマスクの段階で、スジムラが発生するか否かを判別することのできるので、ＣＲＴの不良品の低減に寄与するものとなる。

また、本発明者は、スジムラの発生と上記面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）との関係を検討した結果、概ね（Ｓ_B ／Ｓ_A ）＜０．９８においては、スジムラ（Ｍ１）は黒スジムラとして視認され、（Ｓ_B ／Ｓ_A ）＞１．０２においては、スジムラ（Ｍ１）は白スジムラとして視認されることを見出した。

すなわち、面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）の値が、概ね０．９８〜１．０２の範囲にある際には、黒スジムラとしても、また、白スジムラとしての視認されず、良品と判別することができることを見出した。

ＳＳＴ方式によるスロット型シャドウマスクの一例におけるスロット部分を拡大して示す平面図である。 画面の一部を拡大して筋状のムラ（スジムラ）の発生状態を説明する平面図である。 スジムラが発生する原因を説明する平面図である。 黒スジムラの発生を防止する手法の説明図である。 本発明によるシャドウマスクのスジムラの検査方法において、撮像するスロット型シャドウマスク内の位置の例を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明によるシャドウマスクのスジムラの検査方法の説明図である。

符号の説明

１０・・・金属薄板
１１・・・貫通ブリッジ（欠落部のあるタイバー）
１２・・・連続ブリッジ（タイバー）
２０・・・ＣＲＴの蛍光体
５０・・・スロット型シャドウマスク
５１・・・スロット型シャドウマスクの画面中央部
５２・・・スロット型シャドウマスクの画面上下中央の右端部
５３・・・スロット型シャドウマスクの画面左右中央の上端部
５４・・・スロット型シャドウマスクの画面左下の隅
Ｃ・・・タイバーの欠落部
Ｇ_A ・・・連続ブリッジの画像データＡ
Ｇ_B ・・・貫通ブリッジの画像データＢ
Ｇ_C ・・・ＣＲＴの蛍光体の画像データＣ
Ｍ１・・・筋状のムラ（スジムラ）
Ｐ・・・スジムラのピッチ
Ｓ_A ・・・連続ブリッジと蛍光体が重なり合う面積
Ｓ_B ・・・貫通ブリッジと蛍光体が重なり合う面積
Ｓ_b ・・・貫通ブリッジと蛍光体の重なり面積を構成する、貫通部の左側の重なり面積
Ｓ_b'・・・貫通ブリッジと蛍光体の重なり面積を構成する、貫通部の右側の重なり面積
Ｔ_n −１〜Ｔ_n −７、Ｔ_n+1 −１・・・スロット
Ｔ_n-1 、Ｔ_n 、Ｔ_n+1 ・・・スロット群
Ｗ１・・・スジムラの巾
Ｘ・・・画面の左右方向
Ｙ・・・画面の上下方向
Ｄ１・・・連続ブリッジの巾
Ｄ２・・・貫通ブリッジの巾
Ｌ２、Ｌ３・・・貫通ブリッジの重なり部分の長さ

Claims (2)

1. 連続ブリッジと貫通ブリッジを有するスロット型シャドウマスクをＣＲＴに組み込んだ際に発生するスジムラの検査方法において、
   １）スロット型シャドウマスクの連続ブリッジを撮像し、Ａ／Ｄ変換して画像データＡとし、該連続ブリッジ近傍の貫通ブリッジを撮像し、Ａ／Ｄ変換して画像データＢとし、
   ２）ＣＲＴの蛍光体を画像データＣとし、
   ３）画像データＡと画像データＣを加算処理して、連続ブリッジと蛍光体の重なり面積（Ｓ_A ）を算出し、画像データＢと画像データＣを加算処理して、貫通ブリッジと蛍光体の重なり面積（Ｓ_B ）を算出し、
   ４）該重なり面積（Ｓ_A ）と該重なり面積（Ｓ_B ）の面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）を算出し、
   該面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）の値から、スロット型シャドウマスクをＣＲＴに組み込んだ際にスジムラが発生するか否かをシャドウマスクの段階で判別することを特徴とするシャドウマスクのスジムラの検査方法。
2. 前記面積比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）の値が、０．９８〜１．０２の範囲にある際に、良品と判別することを特徴とする請求項１記載のシャドウマスクのスジムラの検査方法。