JPH0737508A - シャドウマスク孔形状検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 湾曲形成前の平坦なシャドウマスクに形成さ
れた孔が、カラーブラウン管の蛍光面上に所定の電子ビ
ーム形状を射突させる形状であるかを検出できるシャド
ウマスク孔形状検査装置を提供する。 【構成】 水平方向回転駆動部17および垂直方向回転駆
動部19をそれぞれ回転駆動させる。フラットマスク12の
角度をフラットマスク12がカラーブラウン管に、シャド
ウマスクとして組み込んだときの、孔11に対する電子ビ
ームの入射角度に対応した角度でレーザ光24a が入射す
るように設定する。対応する孔11を透過したレーザ光24
a の像をスクリーン23上に投影させ、カメラ26によって
撮像する。フラットマスク12に形成された各孔11が、カ
ラーブラウン管の蛍光面に所定の電子ビーム形状を形成
するものであるかを簡単、かつ、確実に把握できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シャドウマスクの孔の
形状が、蛍光面上において目的とする電子ビーム形状を
形成するかを検査するシャドウマスク孔形状検査装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カラーブラウン管に用いられる
シャドウマスクは、周知のように多数の微細な孔を持っ
ており、電子銃から発射された電子ビームが、このシャ
ドウマスクの孔と幾何学的に１対１の相対的な位置関係
にある蛍光体層のみに射突するように通過させる機能を
有するもので、別名、色選別電極と呼ばれている。ま
た、このシャドウマスクの孔の形状は、大別すると丸形
と矩形との２種類があり、文字や図形を精細に表示する
ディスプレイ用としては丸形が用いられ、一般家庭用テ
レビの民生管用としては角型が用いられている。また、
カラーブラウン管としては、近年、人間工学的な見地か
ら、外光反射が少なく画像の歪の少ない、平坦な画面を
有するフラットスクエア管が、ディスプレイ管および民
生管ともに主流となりつつある。

【０００３】ところで、このようなカラーブラウン管用
シャドウマスクの孔に入射する電子ビームの入射角は、
シャドウマスク中央部では垂直であるが、マスク周辺に
近付くに従って斜め方向から入射するようになる。この
ように、孔に対して電子ビームが斜めから入射すると、
孔を通過する電子ビームの一部が、孔の蛍光面側の縁や
孔の内壁に射突し、入射した電子ビームの全量が蛍光面
に到達しない状態となる。このような状態になると、蛍
光面に到達する電子ビームの形状は一部が欠けた状態と
なり、輝度やＷＵを低下させてしまう。また、孔の蛍光
面側の縁や孔の内壁に射突した電子ビームはこれらの部
分で反射し、色純度やコントラストを低下させる原因と
なる。

【０００４】このような問題を解決すべく、シャドウマ
スクに形成される各孔11を、図４で示すように、電子銃
側は開口面積が小さい小孔部11a 、蛍光面側は開口面積
が大きい大孔部11b に形成する。そして、孔11をこのよ
うに形成すると、電子銃からの電子ビームが斜めに入射
しても、電子ビームは孔11の内壁や大孔部11b の縁に射
突せず、電子ビームに欠けが生じるのを防ぐことができ
る。

【０００５】また、シャドウウマスクの孔11を通過して
蛍光面に射突する電子ビームの形状が、目的とする矩形
となるように、孔の形状を一部変形させることがたとえ
ば特開昭５５−１５９５４５号公報あるいは特開平２−
４０８４０号公報に記載されている。

【０００６】このように、孔11を小孔部11a 、大孔部11
b を有する形状としたり、孔11の一部を変形したシャド
ウマスクは、一般的なフォトエッチング技術により作成
する。このフォトエッチング技術により作成したシャド
ウマスクは、目的とする曲率に形成後、カラーブラウン
管に組み込まれ、実際に光らせてみて、目的とする電子
ビームの形状が得られるか検査が行なわれる。

【０００７】しかし、このようにカラーブラウン管とし
て組み立てた後に検査を行なうと、不良と判断された場
合、たとえば検査の結果目的の電子ビーム形状が得られ
ず、カラーブラウン管品位を疎外すると判断された場
合、作成したシャドウマスクのみならず、組み込んだカ
ラーブラウン管も全て不良となり、破棄しなければなら
ず、無駄が多くなる。

【０００８】このため、作成されたシャドウマスクが満
足すべき孔の形状を有しているかを、カラーブラウン管
に組み込む前の平坦な状態で検査する必要がある。

【０００９】この目的とする曲率への成形前の平坦な状
態のシャドウマスクに対する従来の検査方法は、蛍光灯
と拡散板とを組み合わせたライトテーブル上に、平坦な
状態のシャドウマスク、すなわちフラットマスクを載置
し、このフラットマスクに形成された多数の微細な孔を
透過してくる光の状態を、直接あるいは鏡に反射させ
て、検査員が視覚により検査している。すなわち、透過
光の均一性からシャドウマスクのむら品位を判断すると
ともに、欠陥部を透過する光の微妙な変化を検出し、こ
の光が微妙に変化する箇所をルーペで拡大して覗き、欠
陥部の良否を判断している。

【００１０】しかし、従来の検査方法では、前述のよう
にシャドウマスクの孔の一部を変形させた孔について、
これを透過した電子ビームが、実際に蛍光面に射突した
ときに目的とする矩形を形成できるかどうか判断できな
い。また、図７で示すような欠陥Ａがある場合、ライト
テーブルからの光では発見することが困難であり、実際
にカラーブラウン管に組み込んだ際に、斜め方向から入
射した電子ビームの一部が欠けてしまう問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のラ
イトテーブルを用いた検査方法では、シャドウマスクを
カラーブラウン管に組み込んだ場合、検査対象のシャド
ウマスクの孔が、蛍光面上に目的とする電子ビームの形
状を射突させられる孔であるかを検出するのが困難であ
る問題を有している。

【００１２】本発明の目的は、湾曲形成前の平坦なシャ
ドウマスクに形成された孔が、蛍光面上に所定の電子ビ
ーム形状を射突させる形状であるかを検出できるシャド
ウマスク孔形状検査装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数の微細な
孔を有するシャドウマスクの前記孔の形状を検査するシ
ャドウマスク孔形状検査装置において、前記シャドウマ
スクを検査状態に支持し水平方向および垂直方向に回転
可能な測定ステージと、この測定ステージに支持された
シャドウマスクに取り付けられるスクリーンと、前記シ
ャドウマスクのスクリーンが取り付けられた面の反対面
と対向する位置に設けられ、前記孔に対して、この孔に
対応する入射角度でレーザ光を照射するレーザヘッド
と、このレーザヘッドから照射され、前記孔を通ってス
クリーン上に投影された像を撮像するカメラとを備えた
ものである。

【００１４】

【作用】本発明では、所定の曲率に形成前の平坦なシャ
ドウマスクの孔に対し、カラーブラウン管に組み込まれ
て電子銃からの電子ビームを透過させる場合と同様な入
射角でレーザ光を照射し、対応する孔を透過したレーザ
光の像をスクリーン上に投影させ、カメラによって撮像
するので、シャドウマスクに形成された各孔が、カラー
ブラウン管の蛍光面に所定の電子ビーム形状を形成する
かを簡単かつ確実に把握できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明のシャドウマスク孔形状検査装
置の一実施例を図面を参照して説明する。

【００１６】図１において、12は検査対象である平坦な
状態のシャドウマスクであるフラットマスクで、このフ
ラットマスク12には、図４で説明したように小孔部11a
および大孔部11b からなる多数の微細な孔11が規則的な
配置で形成されている。

【００１７】ここで、まず、フラットマスクの製作工程
を説明する。

【００１８】このシャドウマスクとなるフラットマスク
12は、一般的なフォトエッチング技術により作成され
る。すなわち、金属薄板からなるマスク材の両主面に感
光膜を形成し、これら両主面に対応するシャドウマスク
パターンを密着配置した後、紫外線などで焼付けを行な
い、さらに現像、乾燥、ベーキングを施して、孔11とな
る部分を露出させる。また、この孔11以外の部分は、耐
エッチング性の感光膜で被覆した状態とする。この後、
塩化第二鉄のエッチング溶液をマスク材にスプレーし、
露出している金属面を腐食させ、目的とする孔11の寸法
および形状を得る。このようにして孔11を形成した後、
エッチングを止め、水洗、残存レジスト膜除去、水洗、
乾燥を順次行なうことにより、フラットマスク12が製造
される。

【００１９】このように形成された孔11の断面形状は図
４で示す通りであり、電子銃側に開口面積が小さな小孔
部11a 、蛍光面側に開口面積が大きな大孔部11b とな
る。また、蛍光面側が大孔部11b である理由は、この孔
11がフラットマスク12に所定の曲率を持たせたシャドウ
マスクの周辺近くに位置し、電子ビームが斜めから入射
したときに、この電子ビームが孔11の内壁や大孔部11b
の縁に射突して、その一部が欠けるのを防ぐためであ
る。

【００２０】しかし、大孔部11b を十分大きくしても、
大孔部11b と小孔部11a との合致点の高さが孔11の長手
方向に沿って異なってしまう。特に、昨今の超大型カラ
ーブラウン管に組み込まれている板厚の厚いシャドウマ
スクでは、合致点の高さが高くなるためこの傾向が著し
く、電子ビームに欠陥がなくとも、この孔11を通って蛍
光面に射突する電子ビームの形状が変形してしまう。こ
のため、フラットマスク12に形成される孔11の形状を、
図６で示す従来の形状に対して、図５で示すように予め
変形させておき、カラーブラウン管の蛍光面上に射突す
る電子ビームの形状が矩形となるように補正することが
行なわれている。

【００２１】このように、形成されたフラットマスク12
の孔11を通った電子ビームが、蛍光面上でどのような形
に形成されるかを検査するのが、図１で示すシャドウマ
スク孔形状検査装置であり、その構成を説明する。

【００２２】まず、15は測定ステージで、この測定ステ
ージ15には上下方向に向けて開口するステージ開口部16
が形成されており、この測定ステージ15は水平方向に回
転自在の水平方向回転駆動部17に取り付けられている。
また、この水平方向回転駆動部17は、水平アーム18を介
して、これら測定ステージ15および水平アーム18など全
体を傾かせるため垂直方向に回転自在の垂直方向回転駆
動部19に取り付けられている。そして、この垂直方向回
転駆動部19は垂直アーム20に取り付けられ、この垂直ア
ーム20は基台21に取り付けられている。さらに、この基
台21には、測定ステージ15のステージ開口部16に直線状
に基台開口部22が形成されている。

【００２３】また、測定ステージ15には、検査対象箇所
が切り出されたフラットマスク12を図示のように小孔部
11a が下向きとなる検査状態に支持する。また、この測
定ステージ15のフラットマスク12の検査対象箇所の上側
となる一面にスクリーン23が密着状態で取り付けられ
る。なお、このスクリーン23としては、投影像の鮮明度
の高いものが望ましく、たとえば薄板ガラスに微粉末の
硫化亜鉛や酸化タングステン等の薄膜を形成したものを
用いればよい。

【００２４】さらに、フラットマスク12のスクリーン23
が取り付けられた面の反対面と対向する位置のステージ
開口部16および基台開口部22の直線上の下方には、レー
ザヘッド24がレーザヘッド取付部25に設けられ、検査対
象箇所の孔11に対して、この検査対象箇所に対応する入
射角度でレーザ光24a を照射する。このレーザヘッド24
を構成するレーザ発生器としては、各種方式があるが、
小型で出力が大きく、検査が容易な赤色のレーザ光24a
を生じる半導体ダイオードセンサを用いることが望まし
い。

【００２５】ここで、検査対象箇所に対応する入射角度
とは、シャドウマスクをカラーブラウン管に組み込んだ
際に、この検査対象箇所の孔11に実際に入射される電子
ビームの角度である。したがって、孔11に対して電子ビ
ームの入射角度と等しい角度でレーザ光24a が入射でき
るように、レーザヘッド取付部25によりレーザヘッド24
の位置、高さおよび角度を任意に設定できるように構成
している。

【００２６】また、26はカメラで、このカメラ26は必要
な倍率を得るためのレンズ27およびＣＣＤなどによる撮
像素子28とからなり、スクリーン23の上側に、レンズ27
がスクリーン23と対向する状態でカメラ取付部29に取り
付けられ、このカメラ取付部29はカメラ取付アーム30に
より測定ステージ15に取り付けられる。さらに、カメラ
26は、モニタテレビ31に接続され、撮像状態が映像され
る。そして、レーザヘッド24により照射され孔11を通っ
てスクリーン23上に投影されたレーザ光24a による像、
すなわちカラーブラウン管の蛍光面上における電子ビー
ムの形状に相当する部分を撮像する。また、このカメラ
26によって撮像された画像は、モニタテレビ31に出力さ
れたり、図示しない画像処理装置により所定の画像処理
が施されたりする。なお、カメラ26自体は、スクリーン
23上の像に対するフォーカスを調整できるように、上下
方向に対して変異可能に構成されている。また、カメラ
26とスクリーン23との距離は、使用レンズ27の仕様によ
って決定される。

【００２７】次に、上記実施例の動作について説明す
る。

【００２８】まず、水平方向回転駆動部17および垂直方
向回転駆動部19をそれぞれ回転駆動させ、図２に示すよ
うに、フラットマスク12の角度をフラットマスク12がカ
ラーブラウン管に、シャドウマスクとして組み込まれた
ときの、孔11に対する電子ビームの入射角度に対応した
角度でレーザ光24a が入射するように設定する。

【００２９】レーザヘッド24から照射されたレーザ光24
a は、検査箇所に対応する所定の角度でフラットマスク
12に射突し、このフラットマスク12に形成された孔11を
通過して、スクリーン23上に像を形成する。この像はカ
メラ26により所定の倍率で撮像され、その画像信号は、
別途設けた図示しない画像処理装置によって画像処理さ
れるか、または、生の状態でモニタテレビ31に映し出さ
れる。

【００３０】前述のように、レーザ光24a は、フラット
マスク12がカラーブラウン管に、シャドウマスクとして
組み込まれたときの、孔11に対する電子ビームの入射角
度に対応した角度で入射するように設定されているの
で、スクリーン23に投影され、モニタテレビ31に映し出
された像は、シャドウマスクの孔11を通りカラーブラウ
ン管の蛍光面に形成される電子ビームの像と同じ形状と
なる。したがって、検査員は、モニタテレビ31に映し出
される画像により、カラーブラウン管の蛍光面に形成さ
れる電子ビームが、所定の形状、たとえば矩形になって
いるかを目視により確実に判断することができる。

【００３１】また、画像処理装置は、その設計ソフトに
より次のような処理を行なうことができる。

【００３２】たとえばカメラ26により撮像された投影画
像の幅や長さを、モニタテレビ31に映し出された画像に
対してカーソルを移動させることにより、その移動量か
ら測定できるようにしたり、カメラ26により撮像された
投影画像が、予め設定した目的とする形状であるかを判
断する機能を追加したりすることができる。

【００３３】このように、フラットマスク12の状態で、
シャドウマスクとして使用可能か否かを判断できるの
で、目的の電子ビーム形状が得られずに使用不可と判断
された場合は該当するフラットマスク12のみを破棄すれ
ばよい。したがって、従来のように、作成したフラット
マスク12だけでなく、これを組み込んだカラーブラウン
管までも全て破棄する必要はなく、無駄を少なくするこ
とができる。また、矩形の電子ビーム形状を得るべく。
孔11の形状を図５のように変えた場合でも、従来のよう
に、所定の曲率に成形して実際にカラーブラウン管に組
み込んで検査する必要はなく、フラットマスク12の状態
のまま、レーザ光24a によって蛍光面上に形成される電
子ビームの形状を正確に検査することができ、ビーム形
状不良カラーブラウン管の発生を抑止することができ
る。さらに、フラットマスク12の製造工程において用い
れば、製造しながら使用可否の判断ができるので、この
判断結果に従ってエッチング条件等を調整しながら製造
が可能であり、不良発生を大幅に抑止することができ
る。

【００３４】上述した各検査箇所における図３で示す電
子ビーム入射角θの値を、２７Ｖのカラーブラウン管に
おけるシャドウマスクを例として表１に示す。

【００３５】

【表１】 上記実施例では、フラットマスク12をその孔11の大孔部
11b が上向きとなる状態に設置し、下方からレーザ光24
a を照射して検査を行なっているが、これと反対の位置
関係で検査を行なってもよい。すなわち、フラットマス
ク12を、大孔部11b が下向きとなる状態に設置し、この
フラットスマスク12の下面に投影像を形成するスクリー
ン23を設け、各検査箇所に対してレーザ光24a を下方か
ら所定の角度で照射し、フラットマスク12の下方に設け
たカメラ26によって、スクリーン23上の投影像を検出し
てもよい。また、フラットマスク12のサイズは多種多様
であり、測定位置を固定した場合、汎用性がなくなるの
で、カメラ26をＸ、Ｙ方向に移動可能とし、かつ、この
カメラ26の移動にともなってレーザヘッド24の位置と角
度を変化させ、各検査箇所の孔11に所定の角度でレーザ
光24a が入射されるように制御してもよい。このような
制御は、たとえばマイクロコンピュータを用いることに
より、容易に実現可能である。

【００３６】

【発明の効果】本発明のシャドウマスク孔形状検査装置
によれば、カラーブラウン管用のシャドウマスクを、カ
ラーブラウン管に組み込む前の平坦な状態で、そのシャ
ドウマスクに形成された孔が、カラーブラウン管の蛍光
面上に所定の電子ビーム形状を射突させる形状であるか
を検出できるので、ビーム形状不良のカラーブラウン管
の発生を抑止できる。また、シャドウマスク不良により
カラーブラウン管全体を破棄するという無駄をなくすこ
とができ、経済性も高くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシャドウマスク孔形状検査装置の一実
施例を示す構成図である。

【図２】同上フラットマスクの検査状態の一例を示す斜
視図である。

【図３】同上フラットマスクに形成された孔に対する電
子ビーム入射角度示す説明図である。

【図４】同上フラットマスクに形成された孔の断面形状
を示す断面図である。

【図５】同上フラットマスクに変形を施して形成された
孔の平面形状を示す平面図である。

【図６】従来例のフラットマスクに形成された孔の平面
形状を示す平面図である。

【図７】従来例のシャドウマスク孔形状検査装置の問題
点を示す断面図である。

【符号の説明】

11 孔 12 平坦なシャドウマスクであるフラットマスク 15 測定ステージ 23 スクリーン 24 レーザヘッド 24a レーザ光 26 カメラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の微細な孔を有するシャドウマスク
   の前記孔の形状を検査するシャドウマスク孔形状検査装
   置において、 平坦な状態の前記シャドウマスクを検査状態に支持し水
   平方向および垂直方向に回転可能な測定ステージと、 この測定ステージに支持されたシャドウマスクに取り付
   けられるスクリーンと、 前記シャドウマスクのスクリーンが取り付けられた面の
   反対面と対向する位置に設けられ、前記孔に対して、こ
   の孔に対応する入射角度でレーザ光を照射するレーザヘ
   ッドと、 このレーザヘッドから照射され、前記孔を通ってスクリ
   ーン上に投影された像を撮像するカメラとを備えたこと
   を特徴とするシャドウマスク孔形状検査装置。