JP3422322B2 - カラーブラウン管及びカラーディスプレイ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーブラウン管及び
カラーディスプレイ装置に関し、特に、カラーブラウン
管の蛍光膜形成の露光工程で使用されるブラウン管蛍光
面ドットパタ−ン形成用補正レンズ（以後、補正レンズ
という）を改善することにより高精細で高画質なブラウ
ン管を得られるようにした高精細・高画質ブラウン管及
びカラーディスプレイ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カラーブラウン管の高精細化が要求され
るに従い、螢光面を露光及び現像により形成するための
露光工程に要求される精度も高まっている。

【０００３】ブラックマトリックス形式のカラーブラウ
ン管の螢光面形成においては、多数のストライプ状また
はドット状のホールを残して黒色体が形成され、該ホー
ルにストライプ状またはドット状の螢光膜を形成する。
このため、該ホール及び前記螢光体膜の位置が一致する
ことになるが、両者を電子ビームの射突位置に正確に位
置させることが重要となる。

【０００４】上記位置合わせ（レジストレーション補
正）を行うために種々の補正レンズが使用されている
が、連続曲面を有するものと不連続の曲面を有するもの
があり、両者共露光用光線を屈折させて実際の電子ビー
ム軌道に近似させる目的のものであることから、非常に
複雑な面形状を呈している。

【０００５】前記ストライプ状の螢光膜を有するカラー
ブラウン管では、螢光膜が垂直方向に長い帯状になるた
め、これを発光させるために投写させる電子ビームとが
垂直方向に位置ずれを起こしても色ずれを起こすことが
ない。したがって、水平方向へのビームずれのみを補正
すればよいことから補正レンズの設計面での自由度は高
い。しかし、該螢光面は高密度で配列できないため、高
い解像度は得られない。このため、高解像度が要求され
るコンピュータ端末用カラーブラウン管では、ドット状
の螢光膜を形成している。

【０００６】上記ドット状の螢光膜を形成したカラーブ
ラウン管の螢光膜形成にあたっては、水平方向及び垂直
方向の補正を同時に行わなければならず、最適補正量が
得られるように種々の補正レンズが用いられている。

【０００７】例えば、特公昭４７−４０９８３号公報に
開示されているような不連続補正レンズを組み込んだ露
光台について図面を用いて説明する。

【０００８】図８は露光台の構成を示したものであり、
光源８１及びレンズ８２及び補正レンズ８３を内蔵した
露光台８４上にシャドウマスク８７を装着したフェース
パネル８５が設置される。補正レンズ８３は図９（ａ）
〜（ｃ）に示したように平面形状及び水平方向（ｘ）、
垂直方向（ｙ）に傾きを有する断面形状を有し、各方向
に正方形あるいは長方形の複数個のブロックに分割され
ている。光源８１から出射された露光用光線はレンズ８
２を通過し、補正レンズ８３で屈折した後シャドウマス
ク８７のアパーチを介してフェースパネル８５の内面に
達し、感光性膜８６を露光するが、補正レンズ８３の不
連続境界面８３´の格子状の暗線パタ−ンが感光性膜８
６に露光されるのを防ぐために、露光処理中に補正レン
ズ８３をｘ、ｙ２方向に揺動させている。しかし、この
格子状の暗線パタ−ンの影響により、ドット形成が高精
度化に出来ないため、種々の格子状暗線パタ−ンの発生
を抑止するための種々の方法が試みられている。例えば
特開昭６２−１５４５２５号公報に開示されている補正
レンズもそのひとつ例である。このレンズ形状について
説明する。

【０００９】図１０は格子状暗線パタ−ンをある程度抑
止するための補正レンズの断面図である。補正レンズの
有効面を複数の領域に分割し、領域１０３ａの中心の厚
さをｄ1、１０３ｂの中心の厚さをｄ2、１０３ｃの中心
の厚さをｄ3、１０３ｄの中心の厚さをｄ4、１０３ｅの
中心の厚さをｄ5、１０３ｆの中心の厚さをｄ6とする
と、これらｄ1,ｄ2,ｄ3,ｄ4,ｄ5,ｄ6を各領域間の段差
部１０４ａ,１０４ｂ,１０４ｃ,１０４ｄ,１０４ｅが１
００μｍ程度にしていた。このように各段差部を小さく
することにより、蛍光面上の格子状暗線パターン（暗線
縞）のコントラスト及び面積が小さくなるようにしてい
た。

【００１０】しかしながら、前記補正レンズを使用して
も、カラーブラウン管の高精細化のニーズを満足できな
かった。

【００１１】図１１は、従来の補正レンズの部分拡大断
面図（各領域の中心の厚さは無視して示している）であ
る。従来の補正レンズ３３の領域境界部３４ａ，３４ｂ
は基準面３２に対して垂直となっている。したがって、
図３（ａ）に示すように、光源より出射され、補正レン
ズ３３の領域境界部３４ａ，３４ｂに斜めに入射する入
射光が２次屈折するため、部分的に光が集中したり、分
散することにより、出射光の光量が変化し、領域境界部
段差の高さに応じた幅ｔの暗線が発生する。

【００１２】図１２は、前記補正レンズの成形に使用す
る従来技術による補正レンズの金型の斜視図である。補
正レンズの金型１２１は、成形される補正レンズの所望
の複数個の分割された領域（例えば１２３）を持ってお
り、該領域にはそれぞれ領域境界部（例えば１２４）が
ある。従来技術による金型は、数百個の前記領域に当た
るブロックの組合せにより一つの金型となっている。い
わゆる組立式のものである。したがって、高精細化の要
求を満たすために、補正レンズの複数個に分割されたそ
れぞれの領域の面積を更に小さくしたり、領域境界部の
段差を更に小さくしたりすることが大変に難しくなって
いる。

【００１３】前記金型１２１で成形した補正レンズに光
源から出射された光線を通過させ、カラーブラウン管の
フェースパネル内面の感光性膜を露光すると、前記図３
（ａ）を使用し説明したように、前記感光性膜に補正レ
ンズ面の異なる領域境界部段差高さによる幅不均一の格
子状暗線パターンが発生し、カラーブラウン管蛍光面の
ドットにバラツキが発生する。すなわち、感光性膜へ到
達する光量が不均一になり、蛍光体ドットの形状精度が
悪く、位置精度も劣る。このため、画質の良い高精細な
カラーブラウン管を得ることが困難であった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、補
正レンズ面の異なる領域境界部の段差により、この補正
レンズを透過してシャドーマスク上に照射される露光用
光に、幅及びコントラストが不均一な格子状明暗線パタ
−ンが発生してしまう。そして、この格子状明暗線パタ
ーンの影響を緩和するための手段として、レンズ平面の
中心の厚さの調整することにより格子状明暗線パタ−ン
の発生を低減させるようにしたり、または、露光時に補
正レンズを揺動させることにより格子状明暗線パターン
の影響が露光面前面に渡って均一に現われるようにして
いるが、従来４０万画素で構成していた画面を１００万
個以上の画素で構成しようとするカラーブラウン管の高
精細化のニーズに対して、十分に対応することができな
かった。

【００１５】これは、前述したように、画質の良いＣＤ
Ｔを得るには、高精度の蛍光体ドット位置精度が必要で
あり、高精度の蛍光体ドット位置精度を得るには、高精
度な形状のドットを形成することが必要であるが、これ
らを満足させるための高精度の補正レンズが得られなか
ったからである。

【００１６】したがって、本発明の目的は、上記従来技
術の問題点を解消して、露光時に補正レンズにより発生
する格子状の明暗線パターンの影響をなくすることによ
り、蛍光体のドットパターン形状及びその位置を高精度
に形成した高精細・高画質のブラウン管及びカラーブラ
ウン管装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、露光用光の
入射面を傾きが異なる複数の平面あるいは曲面で構成し
た補正レンズにより発生する格子状の明暗線又は暗線パ
ターンの幅及びコントラストが、露光面全面に渡って均
一になるように補正レンズを構成し、この補正レンズを
揺動させながら露光することにより達成される。

【００１８】そして、上記補正レンズは、レンズ面に形
成する傾きが異なる複数個の平面あるいは曲面を従来の
寸法の半分乃至１／３以下に微細化し、かつ、それぞれ
の微細化した平面あるいは曲面の境界部に生ずる段差が
できるだけ小さくなるようにそれぞれの平面あるいは曲
面が位置するように形成し、（１）境界部の段差面の傾
きを、露光用光の入射方向に平行にする、または、
（２）境界部の段差面の傾きを基準面に対して１２０度
以下で露光用光の入射方向に対して一定の傾きにする、
または、（３）境界部の段差面の傾きを基準面に対して
１２０度以下にして、段差面の表面に微小な凹凸を形成
する、または、（４）境界部の段差面の傾きを基準面に
対して１２０度以下にして、補正レンズの露光用光の出
射面の側で格子状の暗線が発する部分に一定の幅でスジ
またはキズ等を形成して表面を荒らす、またはこれら
（１）乃至（４）を組み合わせることにより得られる。

【作用】補正レンズにより発生する格子状の明暗線又は
暗線パターンの幅及びコントラストを露光面全面に渡っ
て均一にすることにより、この補正レンズを露光時に揺
動させながらシャドーマスク上に照射したとき、一定の
露光時間内に露光面に照射される光量は、露光面の全領
域に渡って均一になる。このように露光量を均一にする
ことにより、ブラウン管のフェースパネル上に位置精度
及び形状精度の良好な蛍光膜のドットパターンが形成さ
れる。

【００１９】ここで、補正レンズにより発生する格子状
の明暗線又は暗線パターンの幅及びコントラストは、上
記課題を解決するための手段の欄に記載した順に従って
説明すると、 （１）境界部の段差面を露光用光の入射方向に平行に形
成したことにより、露光用光による段差面での２次屈折
する割合が少なくなり、かつ、その出射面に影響を及ぼ
す領域が小さくなる。これにより、補正レンズを透過し
た露光用光による線幅が狭く、コントラストが一定な、
格子状の明暗線パターンが発生する。 （２）境界部の段差面の傾きを基準面に対して１２０度
以下で露光用光の入射方向に対して一定の傾きにするこ
とにより、段差面及びその近傍に入射した露光用光が干
渉して比較的広い領域に分散し、補正レンズの段差面の
影響を受けた部分から出射する露光用光の光量が低減
し、この部分により、幅及びコントラストが均一な格子
状の暗線パターンが発生する。 （３）境界部の段差面の傾きを基準面に対して１２０度
以下にして、段差面の表面に微小な凹凸を形成すること
により、段差面での光の透過率が低下して、補正レンズ
の段差面の影響を受けた部分から出射する露光用光の光
量が上記（２）の場合に比べて更に低減し、この部分に
より、幅及びコントラストが均一な格子状の暗線パター
ンが発生する。 （４）境界部の段差面の傾きを基準面に対して１２０度
以下にして、補正レンズの露光用光の出射面の側で格子
状の暗線が発する部分に一定の幅でスジまたはキズ等を
形成して表面を荒らすことにより、この部分により、幅
及びコントラストが均一な格子状の暗線パターンが発生
する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にしたがって説明する。

【００２１】実施例１．図１は、本発明の一実施例に係
る補正レンズの外観を示す斜視図である。図２は補正レ
ンズの断面図である。

【００２２】補正レンズ３を構成する材料としては光の
透過度が高いポリメチルメタアクリレート等の光学プラ
スチックであり、基準面２に対してｘ、ｙ方向の傾きが
異なる複数個の平面、あるいは曲面３ａの集合を形成し
ている。

【００２３】図１に示した本発明による補正レンズは、
従来技術で製作された図９に示したような補正レンズと
類似した形状を有しているが、これらの補正レンズを成
形するのに、従来は組立式の金型を用いて１つ１つの型
でそれぞれの平面あるいは曲面を形成していたのに対し
て、本発明では、それぞれの平面あるいは曲面の型を一
つの金型材料表面に機械加工により形成する一体型を用
いて形成する。

【００２４】このように、一体の金型を用いて補正レン
ズを成形するため、補正レンズ３のそれぞれに傾きが異
なる複数個の平面、あるいは曲面３ａのそれぞれの辺の
長さの最小寸法に従来の組立式の型のような制約を受け
ることがなくなるので、その平面、あるいは曲面３ａの
各辺の寸法を従来の組立式の金型により形成していた各
辺の寸法に比べて半分乃至１／３以下に微細化して形成
することができる。

【００２５】更に、それら傾斜角を持った平面、あるい
は曲面の境界部の段差のうち最も大きい段差の値が一番
小さくなる（極小）ように各平面又は曲面が位置するよ
うに前記一体型の加工条件を決めることにより、組立式
の型を用いて成形していた従来の補正レンズでは１００
μｍ前後あった境界部の段差を、５μｍ以下に低減する
ことができる。

【００２６】更に、後述するような方法により、上記し
た補正レンズを成形する一体型の金型を機械加工で形成
するので、本発明では、レンズ面境界部段差４ａを段差
４ａにより発生する格子状の明暗線の発生の度合いに応
じて様々な角度で形成できることができる。

【００２７】これにより、ドット成形するための露光効
果に大きく影響する不連続境界部の段差を大幅に減小で
き、境界部段差４ａによるレンズ面３ａの有効面の面積
への影響が小さく、有効面積が大きくなり、設計自由度
も増すことができる。

【００２８】図３は、従来の補正レンズと本発明の補正
レンズの、部分拡大断面図と露光効果の比較図である。

【００２９】従来の補正レンズのレンズ面境界部段差３
４ａは、基準面３２に対して垂直になるように構成され
ており、レンズ面境界部段差３４ａに入射する露光用光
の入射角度が場所により異なるので、レンズ面境界部段
差３４ａに斜めに入射する入射光の２次屈折により部分
的に光が集中したり分散することによって発生する出射
光の格子状の明暗線パターンの光量及びその幅に、場所
による変化（分布）が生じてしまう。

【００３０】これに対して、本発明による補正レンズで
は、レンズ面境界部段差４ａが従来の補正レンズに比べ
て１／２０以下に小さく形成されるので、本発明による
補正レンズを透過した露光用光により発生する格子状の
明暗線の光量及びその幅を露光面の全面に渡ってほぼ均
一にすることができる。

【００３１】更に、図３（ｂ）に示した本発明による補
正レンズは、レンズ面境界部段差形状４ａの傾斜方向を
補正レンズに入射する露光用光の入射方向と平行になる
ように形成した場合を示す。

【００３２】このように、レンズ面境界部段差形状４ａ
の傾斜方向を補正レンズに入射する露光用光の入射方向
と平行になるように形成することにより、入射光が段差
面で２次屈折する割合が少なくなるために、２次屈折に
より発生する格子状の明暗線の光量を露光面の全面に渡
ってほぼ均一に低減できると共に、明暗線の幅も露光面
の全面に渡ってほぼ均一に狭くすることができる。

【００３３】次に図１に示した本発明の補正レンズを成
形するための金型について説明する。

【００３４】図１３は、図１に示した本発明の一実施例
に係る補正レンズの成形に用いられる金型の外観を示す
斜視図である。金型１３１の材料としては加工性の観点
から非鉄軟質金属、例えばアルミニウム合金、真鍮、あ
るいは銅などが適している。

【００３５】金型１３１の表面が、図１に示した補正レ
ンズの転写面に相当して形成されているものである。

【００３６】次に、この金型の加工法について説明す
る。図１４は、本発明の補正レンズ用成形金型の切削加
工装置を示した図である。図１５は、本発明の金型の切
削プロセスのフローチャートを示した図である。

【００３７】金型１３１は、Ｚテーブルでのピッチ方向
の位置決めテーブル１４３上に保持される。この金型表
面上に、上述した補正レンズ表面形状の転写面を、ダイ
ヤモンドバイトなどの切削工具を用いて切削加工を行う
ものである。ダイヤモンドバイト１４４は、ロ−タリテ
ーブル１４２に切れ刃先端中心部が回転中心として回転
可能に保持され、金型１３１に対してＹ方向のテーブル
１４１の移動によって切込みが与えられ、ｘ方向にテー
ブル１４１を連続的に移動させて切削送りをかけるもの
である。

【００３８】この切削加工を行う前に、予め本発明の補
正レンズの平面、あるいは曲面３ａの傾斜角により、不
連続境界部の段差４ａの高さを算出し、段差の最大値が
最も小さくなる（極小）ように最適化した補正レンズ３
の形状を決める。更に、光源より入射する光の入射角を
算出して三角函数により隣接した傾斜面との接点を求
め、段差の最大値が最も小さくなり、かつレンズ面境界
部側壁の傾き方向が光源からの露光用光の入射方向と平
行になるような加工条件を決定する。このサイクルを順
次繰り返し、全ての不連続境界部の段差における加工位
置を決定した後、金型切削加工を行う。

【００３９】この切削送りの位置に応じ、１個の平面あ
るいは曲面１３３の切削を終了するたびに、Ｚテーブル
１４３のピッチ送りを行い、次に切削を行う平面あるい
は曲面１３３の所望のｙ方向の傾斜角にダイヤモンドバ
イト１４４の姿勢をロータリテーブル１４２によって切
削中に順次変化させて加工する。なお、ダイヤモンドバ
イト１４４の切削方向ｘに直行する方向の切れ刃長さ
は、所望の１個の平面あるいは曲面１３３の切削幅方向
の辺の長さとほぼ一致させておけば良い。

【００４０】次に、本発明の補正レンズの金型を塑性加
工により形成する方法について説明する。

【００４１】図１６は、本発明の補正レンズ用成形金型
の塑性加工装置を示した図である。金型１６４はｘテー
ブル、及びｙテーブルで直行２軸方向に移動可能に保持
された位置決めテーブル１６３上に保持される。この金
型表面上に基準底面１３２に対し傾きが異なる複数個の
平面、あるいは曲面１３３を形成するためのパンチ１６
５が該パンチの加工面を中心として回転可能にゴニオス
テージ１６６、１６７にて保持され、該ゴニオステージ
は垂直方向に移動可能なｚ軸１６８下端部に取り付けら
れている。尚、パンチ１６５の加工面への押力を制御、
管理するための力センサ−などを含めた制御装置１６９
もこのｚ軸１６８の下端に取付けられている。このｚ軸
１６８はコラム１７０にて保持されている。

【００４２】次に本装置を用いた補正レンズ用成形金型
の加工プロセスについて説明する。

【００４３】図１７は本発明の金型の塑性加工プロセス
のフローチャートを示した図である。金型加工を行う前
に、予め加工の対象となる平面、あるいは曲面１３３の
傾斜角により、不連続境界部の段差１３４の高さを算出
し、段差が最小となる加工位置を決める。明／暗線発生
し易い形状になる場合、光源より入射光の入射角を算
出、三角函数より隣接した傾斜面との接点を求め、段差
が最小となるかつレンズ面境界部側壁の傾き方向が光源
と平行になるような加工条件を決定する。このサイクル
を順次繰り返し、全不連続境界部の段差における加工位
置を決定した後、金型加工を行う。

【００４４】パンチ１６５の材質としては、ダイヤモン
ド、ＣＢＮあるいは超硬などの高硬度材料が適してお
り、下端部の加工に関与する面の形状は所望の平面、あ
るいは曲面１３３の表面形状の転写面に加工しておく。
パンチ１６５の金型１６４に対する姿勢を被加工面に要
求される基準底面１３２に対するｘ、ｙ方向の傾きに一
致するようにｘ方向のゴニオステージ１６６、およびｙ
方向のゴニオステージ１６７をそれぞれパルスモータ等
の駆動源で位置決めを行う。また該パンチと金型１６４
のｘ−ｙ面内での相対位置決めはｘテーブル、ｙテーブ
ルを駆動して行う。

【００４５】この相対位置決めを行った後、パンチ１６
５を保持しているｚ軸１６８を下降させ金型１６４表面
を押し付け、力センサーなどを含めた制御装置１６９が
押力を制御、管理し、所望の平面、あるいは曲面１３３
を形成した後、パンチ１６５の姿勢を変え、レンズ面境
界部段差形状を形成するものである。このサイクルを順
次繰り返し、金型を加工する。

【００４６】上記の加工方式は、塑性加工方式を用い
て、本発明の補正レンズの金型を成形するものである。

【００４７】上述した塑性加工方式又は切削加工方式の
いずれかを用いて金型の加工を終了した後、金型表面
に、上述したような光の透過度が高いポリメチルメタア
クリレート等の光学プラスチック、あるいは熱硬化樹脂
を供給して加熱圧縮することにより補正レンズが成形さ
れる。なお、紫外線硬化型樹脂を金型表面に供給して、
紫外線を照射することによっても補正レンズを形成する
ことができる。

【００４８】上述した塑性加工方式及び切削加工方式の
２種類加工プロセスで製作した金型では所望の平面、あ
るいは曲面１３３の大きさ及び金型表面形状を自由に設
計できるため、高精度な補正レンズを製作することが可
能となり、螢光膜のパターン精度が向上するため、高精
細ブラウン管を露光することができる。

【００４９】上記した金型は、上述した塑性加工方式又
は切削加工方式以外にも、放電加工により形成すること
も可能である。

【００５０】次に、上記した加工方法により形成した本
発明による補正レンズを用いて、ブラウン管のフェース
パネル内面の感光性膜を露光して、螢光体のドットパタ
ーンを形成する方法について説明する。

【００５１】この螢光体のドットパターンを形成する方
法は、従来の技術の項で図８を用いて説明した方法と同
じであり、本発明では、図８における従来の補正レンズ
８３を本発明による補正レンズ３に置き換えて、光源８
１から出射した露光用光（図中点線で示す）をレンズ８
２及び補正レンズ３を透過させてシャドーマスク８７上
に照射する。この時、補正レンズ３を揺動させることに
より、前述したようにシャドーマスク８７上には所定の
時間内に露光用光が均一に照射されるので、シャドーマ
スク８７を通過した露光用光はブラウン管のフェースパ
ネル内面の感光性膜上に、照射される光量の分布が均一
な状態で、露光面全面に渡って均一に照射される。

【００５２】この均一に露光された感光性膜をマスクと
して、この感光性膜の層の下に形成した蛍光膜をエッチ
ングすることにより、ブラウン管のフェースパネル内面
には、位置精度及び形状精度の良い蛍光膜のドットパタ
ーンが形成される。

【００５３】また上記方法により製造したカラーブラウ
ン管を採用することにより、高精細テレビセット、およ
び端末用モニターを得ることができる。

【００５４】次に、上記方法により作成されたブラウン
管のフェースパネルを評価した結果について述べる。

【００５５】図２１は、本発明による補正レンズ又は従
来の補正レンズを用いてブラウン管のフェースパネル内
面に蛍光膜のドットパターンを形成した時の、補正レン
ズの違いによる露光効果を比較した図である。

【００５６】この露光効果の比較は、各条件で蛍光膜の
ドットパターンを形成したブラウン管のフェースパネル
８５を、裏側からフェースパネル内面８６を均一に照明
して、フェースパネルの表側に設置したテレビカメラで
このフェースパネルの表面を検出し、この検出した画像
信号を検出画素単位で処理することにより行った。

【００５７】上記した方法により製造したブラウン管の
フェースパネル８５には、一般に、縦方向（図２１のｙ
方向）にスジ状の輝度のむらが発生しやすいので、上記
画像信号の処理においては、処理の精度を上げるため
に、縦方向の各画素の信号を足し合わせたものを用いて
横方向（図２１のｘ方向）の輝度の変動を評価した。

【００５８】ここで、輝度の変動を評価する指標とし
て、次式で定義されるような輝度変動（ブラウン管螢光
面２１０の所定の範囲２１１における、ｙ方向に足し合
わせたｘ方向各点の輝度を各点の座標ｘで２階微分した
値）及び輝度変動率を用いた。

【００５９】輝度変動 ＝ｄ²（輝度）／ｄｘ²

【００６０】

【数１】

【００６１】ここで、上記により定義された輝度変動
は、測定面であるブラウン管螢光面２１０の所定の範囲
２１１を目視観察したときに確認されるスジむらとの相
関が良好なものである。目視観察でこのスジむらが確認
できないような高品質なブラウン管を得るには、輝度変
動が小さく、輝度変動率が±０．１５％以下になるよう
に作成しなければならないことが、発明者等により実験
的に求められている。

【００６２】本発明では、露光に用いる補正レンズを、
レンズ面を構成する平面あるいは曲面の一辺の長さを従
来より半分乃至１／３以下に細分化し、その上、蛍光面
パタ−ン形成時に露光面に照射する光のエネルギ−が部
分的にバラつかないように、基準面に対し、傾きが異な
る複数個の平面あるいは曲面の境界部段差を極小とし、
その境界部側壁の傾き方向が光源より入射する光の光路
と平行になるように形成し、この補正レンズを揺動させ
ながら露光することにより、露光面全体に渡って均一な
露光が実現され、その輝度変動率を従来の補正レンズの
±０．３５％に対して±０．０５％以下に低減すること
がで、目標とする輝度変動率±０．１５％以下を達成す
ることができた。

【００６３】図２１には、本発明による典型的な例を示
したが、上記実施例に基づくブラウン管のフェースパネ
ルを複数個作成してそれらの輝度変動を測定し、輝度変
動率を求めたところ、それらはいずれも上記目標とする
輝度変動率±０．１５％以下を達成することができた。

【００６４】すなわち、露光効果を悪化する格子状の明
暗線パタ−ンの幅を小さくすることによって、螢光膜の
パターンの精度、即ち、ドットパターンの位置精度及び
形状精度が向上し、高精細のカラーブラウン管を得られ
たことがわかる。 実施例２．図４は、本発明の別の実施例に係る補正レン
ズの外観を示す斜視図である。図５は、図４の本発明の
別の実施例に係る補正レンズの断面図である。図６は、
従来の補正レンズの部分拡大断面図。図７は、図４の本
発明の別の実施例に係る補正レンズの部分拡大断面図で
ある。

【００６５】補正レンズ４を構成する材料としては、光
の透過度が高いポリメチルメタアクリレート等の光学プ
ラスチックで構成され、基準面４ｃに対してｘ、ｙ方向
の傾きが異なる複数個の平面、あるいは曲面４ｂの集合
で形成されている。

【００６６】この図４は、従来技術で製作された補正レ
ンズと類似した形状を有しているが、図７に示すよう
に、補正レンズの傾斜角が異なる複数個の平面あるいは
曲面の領域境界部の段差面４ａ´´の基準面４ｃに対す
る角度θが１２０°以下で入射する露光用光に対して一
定の傾きに形成されている。一般には、補正レンズを成
形する金型からの離型性を考慮すると、このような形状
を持つレンズは成形できないが、本発明では、金型は細
分化された平面あるいは曲面により補正レンズ表面形状
転写面が形成されているので、傾斜角が異なる複数個の
平面あるいは曲面を持つ領域の領域境界部段差の高さが
５μｍ以下にまで低減できるため、柔軟な材料の光学プ
ラスチック材からなる補正レンズを金型で成形した後
に、この金型から容易に離型することができる。

【００６７】このように、段差面４ａ´´を基準面に対
して鈍角になるように形成することによって、領域境界
部及びその近傍に入射した露光用光が干渉して比較的広
い領域に分散し、補正レンズの領域境界部の影響を受け
た部分から出射する露光用光のエネルギーが低減して、
この部分により幅及びコントラストが均一な格子状の暗
線パターンを発生させることができる。

【００６８】また、補正レンズの領域境界部の影響を受
ける部分から出射する露光用光のエネルギーを更に低減
させる手段として、図５に示すように、領域境界部の段
差面４ａ´に数本〜数十本のスジを入れることにより面
粗さを劣化させる。これにより、この段差面４ａ´での
光の透過率が低下し、補正レンズの領域境界部の影響を
受けた部分から出射する露光用光の光量を、更に低減さ
せることができる。

【００６９】更に、また、領域境界部の裏面、即ち補正
レンズの露光用光の出射面の側で出射光が上記領域境界
部の影響を受ける部分に一定の幅のスジまたはキズ等を
形成して面を荒し露光用光を散乱させることによって、
ドットパターン成形時にバラツキが発生する最大原因で
ある格子状暗線パターンの幅の不均一性を補完すること
ができる。このように裏面を荒らす時は、段差面４ａ´
又は４ａ´´の角度θを入射する露光用光に対して一定
の傾きに形成する必要はなく、例えば、角度θが一定に
なるように形成しても良い。更に、角度θを、直角又は
鋭角に形成しても良い。

【００７０】即ち、第２の実施例における補正用レンズ
４は、露光用光を照射したときに補正レンズ４を透過し
て露光面に到達した露光用光により露光面上に発生する
暗線パターンの線幅及びコントラストが、露光面の全域
に渡って均一になればよい。

【００７１】次に、図４に示した本発明による補正レン
ズを成形するための金型について説明する。

【００７２】図１８は、図４に示した本発明の一実施例
に係る補正レンズの成形に用いる金型の外観を示す斜視
図である。金型１８１の材料としては後述する加工性の
観点から非鉄軟質金属、例えばアルミニウム合金、真
鍮、あるいは銅などが適している。基準底面１８１ｃに
対し傾きが異なる複数個の平面、あるいは曲面１８１ａ
の最下点が成形する補正レンズの傾斜面の最上点として
転写される。また、金型１８１の表面は、図１に示した
補正レンズの転写面に相当して形成される。

【００７３】次に、この金型の加工法について説明す
る。

【００７４】図１９は、本発明の補正レンズ用成形金型
の切削加工装置を示した図である。図２０は、本発明の
金型の切削プロセスのフローチャートを示した図であ
る。

【００７５】金型１９１は、Ｚテーブルでのピッチ方向
の位置決めテーブル１４３上に保持される。この金型表
面上に、上述した補正レンズ表面形状の転写面を、ダイ
ヤモンドバイトなどの切削工具を用いて切削加工を行う
ものである。ダイヤモンドバイト１４４は、ロータリテ
ーブル１４２に切れ刃先端中心部が回転中心として回転
可能に保持され、金型１８１に対してＹ方向のテ−ブル
１４１の移動によって切込みが与えられ、ｘ方向にテー
ブル１４１を連続的に移動させて切削送りをかける。

【００７６】この切削加工を行う前に、予め加工の対象
となる平面あるいは曲面の領域境界部の最上点より基準
面に対する角度θを計算し、又、段差１８１ａの高さに
よりスジの数及び最適な加工位置を決め、このサイクル
を順次繰り返し、全不連続境界部の段差における加工位
置を決定した後、金型切削加工を行う。

【００７７】図５に示すような、領域境界部の段差面４
ａ´の面粗さを劣化させるために段差面４ａ´に数本〜
数十本のスジを入れて加工する場合は、金型１８１の段
差面１８１ａを加工するときに所望のピッチごとに切削
加工の送り量が変化するように切削加工条件を制御して
行う。これにより、段差面１８１ａに深さ０．数μｍの
スジ状の凹凸を発生させることができる。

【００７８】１列の平面あるいは曲面を切削後、Ｚテー
ブル１４３のピッチ送りを行い、次に切削を行う平面あ
るいは曲面１８１ｂの所望のｙ方向の傾斜角にダイヤモ
ンドバイト１４４の姿勢をロータリテーブル１４２によ
って切削中に順次変化させていく加工方式である。

【００７９】なお、ダイヤモンドバイト１４４の切削方
向ｘに直行する方向の切れ刃長さは、所望の１個の平面
あるいは曲面１８１ｂの一辺の長さと同じか又は若干長
く形成しておけばよい。

【００８０】上述した切削加工方式により加工した金型
を用いて、この金型表面に上述した光の透過度が高いポ
リメチルメタアクリレート等の光学プラスチックあるい
は熱硬化樹脂を供給し、加熱圧縮することにより補正レ
ンズを成形する。なお、紫外線硬化型樹脂を金型表面に
供給し、紫外線を照射することによっても成形すること
ができる。

【００８１】上述した切削加工方式の加工プロセスで製
作した金型では、所望の平面、あるいは曲面１８１ｂの
大きさ及び金型表面形状を自由に設計できるため、高精
度な補正レンズを製作することが可能となる。

【００８２】次に、上記した加工方法により形成した本
発明による補正レンズ４を用いて、ブラウン管のフェー
スパネル内面の感光性膜を露光して、螢光体のドットパ
ターンを形成する方法について説明する。

【００８３】この螢光体のドットパターンを形成する方
法は、第１の実施例でも述べたように、従来の技術の項
で図８を用いて説明した方法と同じであり、本発明で
は、図８における従来の補正レンズ８３を本発明による
補正レンズ４に置き換えて、光源８１から出射した露光
用光（図中点線で示す）をレンズ８２及び補正レンズ４
を透過させてシャドーマスク８７上に照射する。補正レ
ンズ４は、領域境界部の境界面（４ａ´´又は４ａ´）
の基準面４ｃに対する傾き角度を一定の鈍角とし、又、
この境界面の面粗さを劣化させたり、領域境界部の裏面
に一定の幅のスジまたはキズ等を入れ面を荒してこの部
分からの露光用光の透過量を減少させることにより、こ
の補正レンズを透過した露光用光により発生する格子状
の暗線の幅及びコントラストを均一性の良いものとする
ことができる。

【００８４】このように形成された補正レンズ４を用い
て露光するとき、補正レンズ４を揺動させながら露光用
光を照射することにより、前述したようにシャドーマス
ク８７上には所定の時間で露光用光が均一に照射される
ので、シャドーマスク８７を通過した露光用光はブラウ
ン管のフェースパネル内面の感光性膜上に、照射される
光エネルギ量の分布が均一な状態で露光面前面に渡って
照射される。

【００８５】これにより、ブラウン管のフェースパネル
内面には、位置精度及び形状精度の良い蛍光膜のドット
パターンが形成される。

【００８６】また上記カラーブラウン管を採用すること
により、高精細テレビセット、および端末用モニターを
得ることができる。

【００８７】本実施例により製作したカラーブラウン管
の露光効果を測定したところ、前記第１の実施例と同様
の結果が得られた。

【００８８】以上、本発明を実施する手段について、２
つの実施例を用いて説明したが、本発明は、これらの実
施例に限定されるものではない。即ち、本発明における
カラーブラウン管のフェースパネル内面に蛍光膜のドッ
トパターンを形成するための露光用の補正レンズは、複
数の微小な平面又は曲面により構成されたものであっ
て、露光用光を照射したときに露光面に格子状に発生す
る明暗線パターン又は暗線パターンの線幅、及びそれら
パターンとパターン以外の露光面とに照射された露光用
光のコントラストが露光面の全面に渡って均一になるよ
うに形成されたものであればよく、第１の実施例に開示
した方法と第２の実施例に開示した方法とを組み合わせ
ても良く、また、それらの一部の方法を用いて形成して
も良い。

【００８９】例えば、補正レンズを、露光用光の入射面
の側を第１の実施例に開示した方法及び形状に加工し、
反対側の出射面の側を第２の実施例に開示したような均
一な幅の荒した面を形成することによっても、露光用光
を照射したときに露光面に格子状に発生する明暗線パタ
ーン又は暗線パターンの線幅、及びそれらパターンとパ
ターン以外の露光面とに照射された露光用光のコントラ
ストが露光面の全面に渡って均一に形成される。

【００９０】本発明によれば、複数の微小な平面又は曲
面により構成された補正レンズにより発生する格子状の
明暗線の線幅及びそのコントラストを、シャドーマスク
上の露光面の全面に渡って均一になるように形成するこ
とができるので、この補正レンズを揺動させながら露光
することにより、形状精度及び位置精度の良い螢光体ド
ットパターンが形成され、画質の良いブラウン管を得る
ことができる。

【００９１】更に、このブラウン管を用いることによ
り、高精細テレビセット、および端末用モニターを得る
ことができる。

【００９２】

【発明の効果】本発明によれば、複数の微小な平面又は
曲面により構成された補正レンズにより発生する格子状
の明暗線の線幅及びそのコントラストを、シャドーマス
ク上の露光面の全面に渡って均一になるように形成する
ことができるので、この補正レンズを揺動させながら露
光することにより、形状精度及び位置精度の良い螢光体
ドットパターンが形成され、画質の良いブラウン管を得
ることができる。

【００９３】更に、このブラウン管を用いることによ
り、高精細テレビセット、および端末用モニターを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る補正レンズの外観を示
す斜視図

【図２】本発明の実施例１に係る補正レンズの断面図

【図３】従来の補正レンズと本発明の実施例１に係る補
正レンズの部分拡大断面図と露光効果の比較図

【図４】本発明の実施例３に係る補正レンズの外観を示
す斜視図

【図５】本発明の実施例３に係る補正レンズの断面図

【図６】従来の補正レンズの部分拡大断面図

【図７】本発明の実施例３に係る補正レンズの部分拡大
断面図

【図８】露光台の構成を示す断面図

【図９】従来の補正レンズの平面図及び断面図

【図１０】従来の補正レンズの平面図及び断面図

【図１１】従来の補正レンズの部分拡大断面図

【図１２】従来の補正レンズの金型の斜視図

【図１３】本発明の実施例１に係る補正レンズの成形用
金型の外観を示す斜視図

【図１４】本発明の実施例１に係る補正レンズ用成形金
型の切削加工装置

【図１５】本発明の実施例１に係る補正レンズの金型の
切削加工プロセスのフローチャート図

【図１６】本発明の実施例１に係る補正レンズ用成形金
型の塑性加工装置

【図１７】本発明の実施例１に係る補正レンズの金型の
塑性加工プロセスのフローチャート図

【図１８】本発明の実施例３に係る補正レンズの成形用
金型の外観を示す斜視図

【図１９】本発明の実施例３に係る補正レンズ用成形金
型の切削加工装置

【図２０】本発明の実施例３に係る補正レンズの金型の
切削加工プロセスのフローチャート図

【図２１】本発明の実施例１に係る補正レンズと従来補
正レンズの露光効果の比較図

【符号の説明】

３…補正レンズ、 １３１…補正レンズ用金
型、 ３ａ，３ｂ，３ｃ…複数個の領域（レンズ面） ４ａ，４ｂ，４ｃ…複数個の領域境界部 １４１…ＸＹテーブル １４２…ロ−タリテーブル
１４３…Ｚテーブル １４４…ダイヤモンドバイト １６５…パンチ １６６…Ｘ方向ゴニオステージ １６７…Ｙ方向ゴニ
オステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 29/18 H01J 9/227

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準面に対し傾きが異なる 複数の平面又は
   曲面により構成され、その平面あるいは曲面の各辺の寸
   法が４０万個の画素を形成するのに用いていた各辺の寸
   法を半分乃至１／３以下にしたもので、隣接し合う前記
   平面又は曲面の境界部段差が５μｍ以下で、その段差面
   が露光用光の入射方向とそれぞれ平行に形成された補正
   レンズを揺動させながらシャドーマスクを介して露光す
   ることにより形成された蛍光体ドットパターンから成る
   画素を１００万個以上有するフェースパネルを具備し、 前記フェースパネルの裏面を一様に照明した際に、前記
   フェースパネルの表側から検出した画像信号に基づく画
   面の輝度変動率が、−０．０５％〜＋０．０５％の範囲
   内になる蛍光体ドットパターンがフェースパネルに形成
   されていることを特徴とするカラーブラウン管。
2. 【請求項２】 基準面に対し傾きが異なる 複数の平面又は
   曲面により構成され、その平面あるいは曲面の各辺の寸
   法が４０万個の画素を形成するのに用いていた各辺の寸
   法を半分乃至１／３以下にしたもので、隣接し合う前記
   平面又は曲面の境界部段差が５μｍ以下で、その段差面
   が露光用光の入射方向とそれぞれ平行に形成された補正
   レンズを揺動させながらシャドーマスクを介して露光す
   ることにより形成された蛍光体ドットパターンから成る
   画素を１００万個以上有するフェースパネルを具備し、 前記フェースパネルの裏面を一様に照明した際に、前記
   フェースパネルの表側から検出した画像信号に基づく画
   面の輝度変動率が、−０．１５％〜＋０．１５％の範囲
   内になる蛍光体ドットパターンがフェースパネルに形成
   されていることを特徴とするカラーブラウン管。
3. 【請求項３】 基準面に対し傾きが異なる 複数の平面又は
   曲面により構成され、その平面あるいは曲面の各辺の寸
   法が４０万個の画素を形成するのに用いていた各辺の寸
   法を半分乃至１／３以下にしたもので、隣接し合う前記
   平面又は曲面の境界部段差が ５μｍ以下で、その段差面
   が露光用光の入射方向とそれぞれ平行に形成された補正
   レンズを揺動させながらシャドーマスクを介して露光す
   ることにより形成された蛍光体ドットパターンから成る
   画素を１００万個以上有するフェースパネルを具備した
   カラーブラウン管を備え、 前記フェースパネルの裏面を一様に照明した際に、前記
   フェースパネルの表側から検出した画像信号に基づく画
   面の輝度変動率が、−０．０５％〜＋０．０５％の範囲
   内になる蛍光体ドットパターンがフェースパネルに形成
   されたカラーブラウン管を備えていることを特徴とする
   カラーディスプレイ装置。
4. 【請求項４】 基準面に対し傾きが異なる 複数の平面又は
   曲面により構成され、その平面あるいは曲面の各辺の寸
   法が４０万個の画素を形成するのに用いていた金型の各
   辺の寸法を半分乃至１／３以下にしたもので、隣接し合
   う前記平面又は曲面の境界部段差が５μｍ以下で、その
   段差面が露光用光の入射方向とそれぞれ平行に形成され
   た補正レンズを揺動させながらシャドーマスクを介して
   露光することにより形成された蛍光体ドットパターンか
   ら成る画素を１００万個以上有するフェースパネルを具
   備したカラーブラウン管を備え、 前記フェースパネルの裏面を一様に照明した際に、前記
   フェースパネルの表側から検出した画像信号に基づく画
   面の輝度変動率が、−０．１５％〜＋０．１５％の範囲
   内になる蛍光体ドットパターンがフェースパネルに形成
   されたカラーブラウン管を備えていることを特徴とする
   カラーディスプレイ装置