JPH1154040A

JPH1154040A - シャドウマスクの検査方法及びその装置

Info

Publication number: JPH1154040A
Application number: JP21077397A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Hirayama; 和成平山; Tatsuya Yamazaki; 竜也山崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】シャドウマスクの貫通しない欠陥を精度良く
高速に検査する。【解決手段】陰極線管のシャドウマスク１の欠陥を検
出する３台のカメラ24を備える。３台のカメラ24は、シ
ャドウマスク１の面に対して、所定の角度だけ傾斜して
配置するとともに、シャドウマスク１のパターンに対し
て、互いに隣接した３個の孔２の中心を結ぶほぼ正三角
形の各辺の延長線方向から撮像する。えぐれた欠陥の長
さ方向から撮像できるとともに、カメラ24とシャドウマ
スク１とを相対的に移動させた時に、えぐれの幅が広く
見え、かつ、欠陥情報が入力される時間を多く確保で
き、検出の精度を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シャドウマスクの
欠陥を検査するシャドウマスクの検査方法及びその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば陰極線管用のシャドウマス
クは、フォトエッチング法によって製造されている。す
なわち、板厚０．１０mmから０．２２mmの鉄帯の表面お
よび裏面にレジストを塗布し、ガラス乾板に作画された
所定のパターンをこの鉄帯の両面に焼き付ける露光工
程、および現像工程を経た後、塩化第２鉄溶液をこの鉄
帯の表面および裏面にスプレーして、金属面をエッチン
グすることにより、表面と裏面との間に貫通する孔を架
設し、所望の孔を形成している。そして、これらシャド
ウマスクの製造工程においては、ゴミなどの異物、ネガ
不良などの原因により、シャドウマスクに種々の欠陥が
発生する。そして、陰極線管のシャドウマスクについて
は、特に、孔の大きさが陰極線管の特性を左右するた
め、孔径の管理、欠陥の検査および修整が重要となる。

【０００３】例えば、図６に示すように、モニター用の
陰極線管のシャドウマスク１については、一般に、図６
（ａ）に示すように、長辺1fおよび短辺1gを有する平面
略矩形状で、平面上の有効部1eには、所定のパターンで
所定の大きさの孔（丸孔）２が架設されている。すなわ
ち、各孔２は、一般的に平面円形状であるとともに、断
面形状は、図６（ｂ）に示すように、通常、表面側と裏
面側との径の大きさおよび深さが異なるもので、蛍光面
側1aが径寸法の大きいφＤのすり鉢状の大孔径2aとな
り、電子銃側1bが大孔径2aより径寸法の小さいφｄのす
り鉢状の小孔径2bとなり、これらがφＡの開口部2cで連
通した形状になっている。

【０００４】そして、このようなシャドウマスク１の製
造工程においては、開口部2cについて、正常な孔２の他
に、図７に示すように、種々の欠陥が生じることがあ
る。すなわち、図７（ａ）に示すように、所定形状の他
の孔２の直径寸法より全体的に直径寸法が小さい径小孔
欠陥Ｐ1 、図７（ｂ）に示すように、所定の円形状より
局部的に孔が小さくなった変形孔欠陥（径小）Ｐ2 、図
７（ｃ）に示すように、所定形状の孔が形成されるべき
位置に孔が形成されない無孔欠陥Ｐ3 、図７（ｄ）に示
すように、正常な孔２の直径寸法ａより全体的に直径寸
法が大きい径大孔欠陥Ｐ4 、図７（ｅ）に示すように、
所定の円形状より局部的に孔が大きくなった変形孔欠陥
（径大）Ｐ5 などが生じることがある。そして、通常の
ディスプレー管の場合には、この孔２は、孔径（直径寸
法）が約１００ミクロンから１５０ミクロンの微小孔で
あり、また、孔ピッチも２００ミクロンから４００ミク
ロンと極めて細かく、１０ミクロンの孔径の大小（誤
差）でも不良となる。

【０００５】さらに、孔２の欠陥としては、貫通する開
口部2cについての欠陥のみならず、貫通しない部分の欠
陥も問題となる。すなわち、図８に示すように、開口部
2c以外の、すり鉢状の大孔径2aおよび小孔径2bの側壁の
一部が厚さ方向などに微小にえぐられた欠陥部（以後、
エグレ欠陥Ｐ6 という）が発生する場合があり、このエ
グレ欠陥Ｐ6 では、互いに隣接した孔２同士がこの欠陥
部で連結されてしまう場合が多い。そして、このエグレ
欠陥Ｐ6 を有したシャドウマスク１を陰極線管に使用す
ると、プレスによるフォーミングでエグレ欠陥Ｐ6 の部
分に亀裂が生じたり、電子ビームの余分な反射により画
面の品位を損なうなどの不良の原因となる。

【０００６】そして、このようなシャドウマスク１の不
良を発見する検査としては、従来、ライトテーブル上に
てシャドウマスク１を一枚ごとにそれぞれ人手により行
う、視感による検査が用いられている。しかしながら、
この作業では、貫通した欠陥Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ4 ，Ｐ5 や
無孔欠陥Ｐ3 についても探す際に多くの時間を要すると
ともに、難しい作業となる。さらに、貫通しない欠陥で
あるエグレ欠陥Ｐ6 や傷を見つけるのは極めて困難であ
り、作業者の負担が大きい。

【０００７】また、このようなシャドウマスクの検査装
置として、近年、カメラを用いた検査装置が開発されて
いる。例えば、特開平５−１９６４４３号公報には、シ
ャドウマスクを線状光源で照明した透過光を、複数のラ
インセンサで検出するとともに、各ラインセンサをそれ
ぞれモータで駆動し、各ラインセンサについて常に電子
ビーム方向からの検査を行う構成が示されている。しか
しながら、このような構成は、透過光で孔の大きさを判
断するため、エグレ欠陥や表面の傷などの欠陥の様に貫
通しない欠陥の検査はできず、このような欠陥も発見で
きる精度の高い検査装置が望まれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、作業者
による検査は、多くの時間を要するとともに、困難な作
業となる。また、特開平５−１９６４４３号公報に記載
されているように、ラインセンサで電子ビーム方向から
の検査を行う構成では、透過光で孔の大きさを判断する
ため、エグレ欠陥や表面の傷などの欠陥の様に貫通しな
い欠陥の検査はできない問題を有している。

【０００９】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、シャドウマスクの貫通しない欠陥を精度良く高速
に検査可能なシャドウマスクの検査方法及びその装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のシャドウマスク
の検査方法は、複数の孔を所定のパターンで配置したシ
ャドウマスクを、シャドウマスクの法線に対して所定の
角度傾斜した方向から撮像し、シャドウマスクの欠陥を
検出するものである。そして、この構成では、貫通孔で
ないえぐれや傷などの欠陥の精度が向上する。

【００１１】また、複数の方向から撮像することによ
り、欠陥を検出する精度が向上する。

【００１２】さらに、孔同士が隣接する方向に沿って撮
像することにより、隣接する孔同士の間に生じた欠陥の
検査の精度が向上する。

【００１３】また、本発明のシャドウマスクの検査装置
は、複数の孔を所定のパターンで配置したシャドウマス
クを、シャドウマスクの法線に対して所定の角度傾斜し
た方向から撮像する撮像手段と、撮像した画像を処理し
て欠陥を検出する制御手段とを具備したものである。そ
して、この構成では、貫通孔でないえぐれや傷などの欠
陥の精度が向上する。

【００１４】また、撮像手段を複数設け、複数の方向か
ら撮像することにより、欠陥を検出する精度が向上す
る。

【００１５】さらに、孔同士が隣接する方向に沿って撮
像する撮像手段を備えることにより、隣接する孔同士の
間に生じた欠陥の検査の精度が向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のシャドウマスクの
検査方法およびその装置の一実施の形態を図面を参照し
て説明する。なお、シャドウマスクについては、図６に
示したシャドウマスク１と同様であり、同一の符号を付
して説明を省略する。

【００１７】図２および図３において、11は検査装置
で、この検査装置11は、シャドウマスク１を直線的に搬
送しつつ、陰極線管のシャドウマスク１の製造工程にお
いて生じる欠陥を検査する、直線型のシャドウマスク検
査装置を構成している。

【００１８】そして、この検査装置11は、第１および第
２のストッカ13，14と、第１および第２のリフタ15，16
および搬送コンベア17、リターンコンベア18を備えた搬
送装置19と、第１および第２の移載装置21，22と、シャ
ドウマスク検査手段である撮像手段としての３台のカメ
ラ24、および図示しない照明手段としての上側の照明装
置および下側の照明装置26などを備えた検査室27と、制
御手段31、記憶装置32、画像処理装置33、および３台の
カメラコントローラ34などを備えた制御系36となどを備
えている。

【００１９】そして、制御系36は、検査室27で、複数台
のカメラ24が画像処理装置33に接続され、シャドウマス
ク１の画像を処理して欠陥部を特定する。すなわち、図
３に示すように、各カメラ24は、カメラコントローラ34
と画像処理装置33とを介して制御装置31に接続されてい
る。さらに、制御装置31には、第１および第２のストッ
カ13，14と、搬送装置19と、第１および第２の移載装置
21，22と、照明装置26と、記憶装置32とが接続されてい
る。そして、この記憶装置32には、欠陥部の種類と数と
が記憶される。

【００２０】また、各シャドウマスク１は、ジグ41に載
せて搬送される。このジグ41は、図４などに示すよう
に、シャドウマスク１を位置決めする位置決め手投とし
ての位置決めピン41a が複数箇所に設けられ、これら位
置決めピン41a を、シャドウマスク１の周辺部に形成し
た凹部1cに係止してガイドすることにより、シャドウマ
スク1 を所定の位置に位置決め保持する。また、このジ
グ41は、シャドウマスク１の周辺部1dを水平を保つよう
に保持するとともに、シャドウマスク１の有効部1eに対
向して、上下に貫通する開口部41b が形成されている。

【００２１】そして、動作の概略としては、検査前のシ
ャドウマスク１は、第１のストッカ13に水平に積み重ね
られた状態から、第１の移載装置21により１枚ずつ第１
の位置Pos.1 のローディング部17a のジグ41上にローデ
ィングすなわち移載される。また、このジグ41は、第１
のリフタ15により、上昇してローディング部17a に待機
している。

【００２２】続いて、シャドウマスク１が移載されたジ
グ41は、シャドウマスク面を上として、搬送コンベア17
により、図１および図２に示す矢印Ｑ方向に搬送され、
第２の位置Pos.2 の検査室27に搬送される。そして、こ
の検査室27では、シャドウマスク１の下方に照明装置26
が配設されているとともに、シャドウマスク１の上方に
も図示しない照明装置が配設されている。さらに、シャ
ドウマスク１の上方には、３台のカメラ24が下向きに、
かつ、所定の角度だけ傾斜して配置されている。なお、
このカメラ24は、ラインセンサ24a が良い。そして、ジ
グ41に搭載されたシャドウマスク１は、検査室27を通過
中に、形成された欠陥が検査される。

【００２３】そして、検査の終了後、シャドウマスク１
が移載されたジグ41は、搬送コンベア17により、第３の
位置Pos.3 のアンローディング部17b に搬送される。そ
して、第２の移載装置22により、検査されたシャドウマ
スク１はジグ41からアンローディングされ、検査結果に
基づいて、良品、不良品別に第２のストッカ14に仕分け
て積層される。また、シャドウマスク１がアンローディ
ングされたジグ41は、第２のリフタ16により下方に搬送
され、さらに、リターンコンベア18および第１のリフタ
15を介して、ローディング部17a に戻り、次のシャドウ
マスク１がローディングされて検査が繰り返される。

【００２４】次に、この検査装置11の検査動作を説明す
る。

【００２５】すなわち、第１の移載装置21により第１の
位置Pos.1 でジグ41に位置決めピン41a で位置決めして
ローディングされたシャドウマスク１は、搬送コンベア
17により搬送され、この搬送の途中で各カメラ24の下を
通過することにより、走査されて検査される。この検査
方法は、各カメラ24を固定し、シャドウマスク１を矢印
Ｑ方向に移動させることにより、シャドウマスク１の全
面をカメラで走査するもので、シャドウマスク１に欠陥
が見つかると、記憶装置32に欠陥の種類と数とが記憶さ
れる。

【００２６】そして、第２の位置Pos.2 の検査室27での
シャドウマスク１とカメラ24との位置関係は、図１に示
すように、各カメラ24は、シャドウマスク１の水平方向
からθ度だけ傾斜するように、すなわち、シャドウマス
ク１の法線Ｏから（９０−θ）度だけ傾斜するように、
配設する。さらに、３台のカメラ24は、それぞれ、シャ
ドウマスク１の孔２のパターンに対して、隣接する３箇
所の孔２の中心同士を結んだ三角形Ｔの辺Ｌ，Ｍ，Ｎの
いずれか一辺の延長線方向に沿った上方に、各カメラ24
の撮像面が来るように配置する。つまり、辺Ｌ上のエグ
レ欠陥Ｐ6 は、図５（ａ）に示す矢印Ａ方向ではなく、
辺Ｌの長手方向に沿った矢印Ｂ方向から見ることによ
り、欠陥がよりはっきりと検出される。すなわち、図５
（ｂ）に示すように、辺Ｌ上のエグレ欠陥Ｐ6 に対し
て、Ｌ1 ，Ｌ2 方向に向かうカメラ24を配置し、図５
（ｃ）に示すように、辺Ｍ上のエグレ欠陥Ｐ6 に対し
て、Ｍ1 ，Ｍ2 方向に向かうカメラ24を配置し、図５
（ｄ）に示すように、辺Ｎ上のエグレ欠陥Ｐ6 に対し
て、Ｎ1 ，Ｎ2 方向に向かうカメラ24を配置する。な
お、実験によると、カメラ24の傾き角θは、３０度程度
が良好で、また、カメラ24のセンサは複数ビットを有す
るラインセンサ24a であるため、傾けた状態でも、セン
サの横方向のフォーカスはずれることなく撮像できる。

【００２７】このように、３個で対をなすカメラ24の撮
像する方向が、シャドウマスク１のパターンに対して、
隣接した３個の孔２の中心同士を結ぶほぼ正三角形の各
辺の延長線方向から撮像することにより、隣接した孔２
同士の間に多く発生するエグレ欠陥Ｐ6 の多くを長さ方
向から撮像できる。従って、カメラ24とシャドウマスク
１とを相対的に移動させる時に、エグレ欠陥Ｐ6 の幅が
広く見え、かつ、エグレ欠陥の情報が入力される時間を
多く確保できるため、精度の良い検出ができる。

【００２８】続いて、シャドウマスク１を通過させるこ
とにより、シャドウマスク１の有効部1eの全面が走査さ
れ、反射光により欠陥が検出される。そして、検査され
たシャドウマスク１は、搬送コンベア17で第３の位置Po
s.3 のアンローディング部17b に搬送され、第２の移載
装置22によりジグ41からアンローディングされ、欠陥内
容に応じて第２のストッカ14に仕分けされる。

【００２９】このように、本実施の形態によれば、シャ
ドウマスク１のパターンを傾斜した方向から撮像するこ
とにより、従来困難であったシャドウマスク１の貫通し
ないエグレ欠陥Ｐ6 や傷の検査の自動化が可能になり、
自動で短時間にかつ正確に検査できるため、検査の効率
を向上し、シャドウマスク１の製造の効率を向上でき
る。そして、ますます微細化されるシャドウマスク１の
検査に必要な熟練作業者の負担を軽減でき、製造コスト
を低減できる。

【００３０】すなわち、所定形状の孔２を規則性を持っ
て配置したシャドウマスク１のパターンに対して、シャ
ドウマスク１の外に設けた撮像手段であるカメラ24によ
りパターンを撮像し、この撮像された画像に基づいてパ
ターンの欠陥を修正するとともに、この欠陥の種類を特
定する陰極線管のシャドウマスク検査装置において、水
平の状態においたシャドウマスク１の上方から、複数台
のカメラ24をそれぞれシャドウマスク１の面の法線Ｏに
対してほぼ同じ角度に配置し、撮像面をシャドウマスク
１の面に対して傾斜させて撮像することにより、透過光
量の変化をとらえる方法の貫通孔の欠陥検査では検出で
きない、エグレ欠陥Ｐ6 や傷などの貫通しない欠陥を検
出でき、自動化も可能になる。また、カメラ24が撮像す
る方向が、シャドウマスク１のパターンに対して、互い
に隣接した３個の孔２の中心を結ぶほぼ正三角形の一辺
の延長線方向から撮像するため、エグレ欠陥の長さ方向
から撮像でき、カメラ24とシャドウマスク１とを相対的
に移動させた時に、えぐれの幅が広く見え、かつ、欠陥
情報が入力される時間を多く確保でき、検出の精度を向
上できる。

【００３１】なお、上記の実施の形態では、検査の際
は、カメラ24を固定し、シャドウマスク１を移動させた
が、シャドウマスク１を固定し、カメラ24を移動させる
こともできる。

【００３２】

【発明の効果】本発明のシャドウマスクの検査方法によ
れば、シャドウマスクを、シャドウマスクの法線に対し
て所定の角度傾斜した方向から撮像することにより、貫
通孔でないえぐれや傷などの欠陥の精度を向上できる。
また、複数の方向から撮像することにより、欠陥を検出
する精度を向上できる。さらに、孔同士が隣接する方向
に沿って撮像することにより、隣接する孔同士の間に生
じた欠陥の検査の精度を向上できる。

【００３３】本発明のシャドウマスクの検査装置によれ
ば、シャドウマスクを、シャドウマスクの法線に対して
所定の角度傾斜した方向から撮像する撮像手段を具備し
たため、貫通孔でないえぐれや傷などの欠陥の精度を向
上できる。また、撮像手段を複数設け、複数の方向から
撮像することにより、欠陥を検出する精度を向上でき
る。さらに、孔同士が隣接する方向に沿って撮像する撮
像手段を備えることにより、隣接する孔同士の間に生じ
た欠陥の検査の精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシャドウマスクの検査装置の一実施の
形態を示すカメラの配置の説明図である。

【図２】同上シャドウマスクの検査装置の側面図であ
る。

【図３】同上シャドウマスクの検査装置のブロック図で
ある。

【図４】同上シャドウマスクおよびジグを示す説明図で
ある。（ａ）は平面図（ｂ）は断面図

【図５】同上シャドウマスクのエグレ欠陥の方向とカメ
ラの配置を示す説明図である。

【図６】シャドウマスクを示す説明図である。（ａ）は平面図（ｂ）は一部を拡大した断面図

【図７】シャドウマスクの欠陥を示す説明図である。（ａ）は径小孔欠陥を示す平面図（ｂ）は変形孔欠陥（径小）を示す平面図（ｃ）は無孔欠陥を示す平面図（ｄ）は径大孔欠陥を示す平面図（ｅ）は変形孔欠陥（径大）を示す平面図

【図８】シャドウマスクのエグレ欠陥を示す説明図であ
る。（ａ）は断面図（ｂ）は平面図

【符号の説明】

１シャドウマスク２孔 11 検査装置 24 撮像手段としてのカメラ 31 制御手段Ｏ法線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の孔を所定のパターンで配置したシ
ャドウマスクを、シャドウマスクの法線に対して所定の
角度傾斜した方向から撮像し、シャドウマスクの欠陥を
検出することを特徴とするシャドウマスクの検査方法。
【請求項２】複数の方向から撮像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検査方法。
【請求項３】孔同士が隣接する方向に沿って撮像する
ことを特徴とする請求項１または２記載のシャドウマス
クの検査方法。
【請求項４】複数の孔を所定のパターンで配置したシ
ャドウマスクを、シャドウマスクの法線に対して所定の
角度傾斜した方向から撮像する撮像手段と、撮像した画像を処理して欠陥を検出する制御手段とを具
備したことを特徴とするシャドウマスクの検査装置。
【請求項５】撮像手段は複数設けられたことを特徴と
する請求項４記載のシャドウマスクの検査装置。
【請求項６】孔同士が隣接する方向に沿って撮像する
撮像手段を備えたことを特徴とする請求項４または５記
載のシャドウマスクの検査装置。