JPS58214245A - 画像表示装置の位置決め法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は画像表示装置の位置決め法に関するものであり
、特に複数本の線状熱陰極から放出される電子ビームを
前記線状熱陰極にほぼ直交する複数本の電子ビーム制御
電極によって制御し、集束。

偏向、加速して螢光体面上に衝突させ、高解像度の画像
表示を行なう平板状画像表示装置の相対位置決めを高精
度に行なう画像表示装置の位置決め法を提供するもので
ある。

まず平板型電像表示装置の基本的構成例を第１図を用い
て説明する。同図において１は背面電極。

２は電子ビーム源、３は垂直集束電極、４は垂直偏向電
極、５はビーム流制限電極、６は水平集束電極、７は水
平偏向電極、８はビーム加速電極、９はスクリーンであ
る。電子ビーム源２より発せられた電子ビームは垂直集
束電極３で集束され、垂直偏向電極４によって垂直方向
に偏向される。

次にビーム流制限電極５によりビーム流の強度変調をう
け、次に水平集束電極６により水平方向に集束される。

その後水平偏向型＠７により水平方向に偏向されてビー
ム加速電極８に至り、ここで加速され、スクリーン９に
衝突して発光する。背面電極１は電子ビームをスクリー
ン９の方向に押し出す働きをする。

以上が画像表示装置の構成および動作の概略であるが、
次に同装置の製造方法について述べる。

前記の背面電極１からスクリーン９までは結合スペーサ
１０によって所定の間隔ならびに電極面内方向に位置決
めされた状態で相互に固定された後真空ガラス容器（図
示せず）内に格納されて画像表示装置は完成される。こ
こで電極間の電極面内方向の位置決めは背面電極１、垂
直集束電極３、垂直偏向電極４、ビーム流制限電極５、
水平集束電極および電子ビーム源保持手段、加速電極保
持手段（共に図示せず）に精度良く、穿孔された位置決
め穴１１と位置決め穴１１を共通に貫通する位置決めピ
ン１２によ・て行なもれる。各室＠を固定する場合、製
造工程の関係から上記背面電極１からスクリーン９オで
をいくつかのユニットに分け、そのユニットを固定した
後、ユニット間を固定する方法をよく採用するが、次に
ユニットの固定工程の一例を第２図を用いて説明する（
ユニット間の固定はユニットの固定と同様である）。

第２図において１ｏは結合スペーサ、１３．１４は電極
、１６はシート、１６は重り、１７は基板である。電極
１３．１４の間に結合スペーサ１゜が挿入され、さらに
これらを２枚のシート１５によりはさむ。シート１５は
重り１６．基板１γの電極１３．１４に及ぼす伸びの影
響を防止する役目をする。基板１７に固定された位置決
めピン１２は位置決め穴１１（第１図に図示）に係合さ
れ位置決めがなされる。次にこの上に重り１６を設置し
、全体を加熱して、結合スペーサ１０により電極１３．
１４が焼成固定される。

結合スペーサ１０の構造を詳細に示すと第３図に示す様
になる。第３図において、１８は下地金属、１９は絶縁
体、２０はフリットガラスである。

加熱焼成時に結合スペーサ１ｏに付着されたフリットガ
ラス２０が溶着して、電極１３と１４が結合固定される
。絶縁体１９は電極１３と１４を電気的に絶縁し、かつ
、所定の間隔を保つ働きをする。フリットガラス２０は
溶融後はその厚みをほとんど失うだめ、電極間間隔は絶
縁体１９の厚みとなる。このようにして電極１３と１４
が所定の間隔と相互の位置精度を保った状態で固定され
る。

以上２枚の電極を焼成固定−する場合について説明した
が電極枚数、結合スペーサ枚数がこれと異なるときも同
様であり、基本的に変わることはない。

次に本発明の対象となる位置決め穴１１と位置決めピン
１２の係合による位置決め精度について説明する。

第４図りこ２・枚の電極１３と１４を位置決めピン１２
を用いて位置決めする例を示す。１１は電極に穿孔され
た位置決め穴である。位置決めピン１２を固定し動かな
いものとすると、電極１３および１４は位置決めピン１
２と位置決め穴１１の径差のために、この径差の範囲内
で移動可能である。

電極上の任意の点をＰとすれば点Ｐはある範囲内を移動
することが可能である。この移動範囲をＤとすれば、移
動範囲りによって位置決めピン１２と位置決め穴１１と
による点Ｐにおける位置決め精度を評価することができ
る。

一般にこの移動範囲りは位置決め穴１１と位置決めピン
１２の径差の大きさと加工位置精度に依存する他、位置
決め穴１１および位置決めピン１２の電極に対する配置
方法、穴とピンの数、点Ｐの位置によって変わるもので
ある。位置決めピン１１と位置決め穴１２の径差につい
てはこれは小さい方が良いことは明白である。位置決め
ピン１２と位置決め穴１１の数についても、これは多い
ほど位置決め精度は良くなる。しかし、位置決めピン１
２と位置決め穴１１の位置を電極１３．１４に対してど
のように配置すれば最も位置決め精度が良くなるかは明
白でない。

位置決めピン１２と位置決め穴１１０組み合せ数は多い
ほど位置決め精度は良くなると考えられるが、これが多
ければ生産コストの増大を招く。

したがって、これが少なく、かつ位置決め精度が良いこ
とが望ましい。そこで、位置決めピン１２と位置決め穴
１１の組み合せ数を位置決めに最小必要な２組に絞って
最適のビン配置について述べる。

位置決めピン１２の位置と位置決め精度の関係について
、たとえば第４図に示すように左下端部と右下端部に位
置決めピン１１および位置決め穴１２を配置した場合を
例に上げて考える。この場合は詳細は後述するが第５図
に示すようにＡ点近傍の位置決め精度が悪くなる。この
図において黒く塗りつぶされた部分が前述の移動範囲り
をあられす。したがってこの面積が広いほど位置精度が
悪いことを示している。

さらに上記例と異なる例として第６図に示すように対角
の位置に位置決めピンを配置した場合を考えると、この
場合は第５図に示した前述の例よりは位置決め精度は良
くなる。以上の２例かられかるように位置決めピンの配
置と位置精度は密接な関係を持つが、どの位置に位置決
めピンを配置したら最も位置決め精度が良くなるのかは
不明である。また従来よりある程度合理的にこのピン配
置について考えられているが、そこで決定されたピン配
置が最も位置精度を、良くするものであるという保証は
何もない。このようにある程度のいわゆる「勘」により
設計を行なっているのが現状である。

本発明は上記の従来の欠点を除去するものであり最適な
ピン位置を決定する方法を示すとともに位置決め精度を
最もよくする位置決めビン配置方法を示すものである。

まず、最適なビン位置の決定法について説明する。第４
図において位置決め穴１１と位置決めピン１２の半径差
をｒとすれば、第７図に示すように電極１４の位置決め
穴中心は位置決めピンの中心を０１，０２を中心とする
半径ｒ内を移動することが可能である。この円を図では
Ｃとして示した。位置決め穴中心が位置決めピンの中心
０１゜０２と一致したとき電極上の任意の一点ＰはＰａ
にあるとする。位置決めビン中心０１側の位置決め穴中
心がＥにあるとき、位置決めピン中心０２側の位置決め
穴中心が図中の点Ｆから点Ｇまで移動可能であるとする
。このとき電極上の任意の一点ＰはＰＥＦ　からＰＥＧ
まで動く。次に位置決め穴中心をＨに移し、同様にすれ
ば点ＰはＰＨＦ　’がらＰ　ＫＧ／まで動く。以上のこ
とを位置決め穴中心を内Ｃ内の諸点について行なえば、
点Ｐの移動範囲を求めることができる。これをコンピュ
ーターを使用してシュ′ミレージョンした結果を以下に
説明する。

従来例として第５図、第６図の位置決めピン配置を示す
。第５図では図中の左下の点Ｂすなわち電極１４と画像
の水平方向に対しては電極１４の左端部に垂直方向に対
しては電極１４の中央に位置決めピンを配置し、もう一
方の位置決めピンを右下の点Ｃすなわち電極１４と画面
水平方向に対しては右端部、垂直方向に対しては下端部
に配置している。第６図の例では電極の左下点Ｂと右上
点Ｇに位置決めピンを配置している。第５図、第６図の
Ｂ点の位置決めピンと位置決め穴の半径差は２．６μｍ
であり、第５図、第６図の０点、Ｇ点の位置決めピンと
位置決め穴の半径差は３ｏμｍである。また位置決めピ
ン１２′はいずれも第２図に示すように基板１７に固定
されている。図中のａ、ｂの寸法は大略２３０調、　１
７０ｍｍである。黒く塗りつぶされた部分が前述の第７
図に示した線分ＰＥＦ−ＰＥＧ、およびＰＨＦ’−ＰＨ
Ｇ’などの集積であり、これは前述の移動範囲りを表わ
している。ただし図では拡大して描いており拡大率を示
すために図に２０μｍ相当の寸法を示した。そのためこ
の黒塗りで示された移動範囲りの面積が小さいほど位置
決め精度は良い。移動範囲りを十字線が横切っているが
、この十字線の交点が位置決め誤差零の点を示している
。第７図での点ＰＯに相当する０ この例の画像表示装置では画面水平方向の方が垂直方向
に比較して、高精度に位置決めしなければならない。そ
のため位置決め精度は水平方向について考慮する。第５
図に示す従来例においては水平方向の位置決め精度は位
置決めピンから垂直方向に離れるほど劣下し、点Ａでは
±２４μｍとなる。第６図に示す従来例では点Ｇ近傍の
水平線上が最も精度が悪く１９μｍである。これは第５
図の例よりは精度が良い。第６図に示すこの配置法はい
わゆる対角配置と言われて、位置決め精度向上の方法と
して知られているものである。

ところが前述したコンビーータを用いた最適位置決めビ
ン配置法によれば、前記の対角配置より優れた位置決め
ピン配置があることが判明した。

次に本発明の位置決め法について説明する。

この配置法を第８図に示す。一方の位置決めピンは左中
央部Ｑ１すなわち水平方向に対して電極１４の左端部近
傍に、垂直方法に対しては電極１４垂直方向には端部近
傍に配置する。位置Ｑ１．Ｑ２の位置決め穴と位置決め
ピンの半径差は従来例と同様に２．６μｍ　、　３０μ
ｍとすると、位置決め精度は電極１４の上端あるいは下
端の水平線上で悪くなり、この値は±１２μｍとなる。

第６図、第６図に示す従来例の精度±２４μｍ、±１９
μｍに比較して優れている。

また本発明では電極１４の垂直方向の中央の水平線Ｓ−
８上で位置決め精度が良く、上あるいは下端部になるに
つれて劣下する。画面上で言えば目につく画面中央部は
ど位置決め精度が良いために、それに伴って画質も中央
はど良好となる効結果も期待される。これはＱｌの位置
での位置決めピンと位置決め穴の径差を小さくしたこと
によるのであって位置決めピンと位置決め穴の径差の小
さい組み合わせを０１　　の位置にする価値がここにあ
るのである。以上電極の位置決めを例に説明したが、電
子ビーム保持手段、スクリーン９の位置決めについても
同様である。また本例の画像表示−装置では水平方向に
より高精度の位置決めが要求されるが、これと方式が異
なり、垂直方向により高精度の位置決め精度を要求され
る場合は、垂直方向を前述の水平方向として取り扱えば
同様の議論ができる。

これまで位置決めピンの配置法について述べたが画像表
示装置の製造法のところで説明したように、加熱処理が
あるために熱応力、熱ひずみに関しても考慮しなければ
ならない。以下この点について述べる。

第２図に示したように位置決めピン１２が基板１７に固
定されていると、熱処理過程で生ずる温度むらが各部の
熱膨張率の差異のために、電極１３．１４の間に図中の
水平方向に応力が働き、この応力が原因して電極１３．
１４の面精度不良が発生し、位置決め精度も劣化する。

たとえば基板１７．ンート１５、重り１６の熱膨張率が
電極１３．１４より小さいまたは温度が低いとすれば基
板１了に固定された位置決めピン１２は電極１３．１４
を圧縮する作用をし、位置決めピン１２は電極１３．１
４により曲げられる。この結果、電極１３．１４は波状
の面形状を呈し、位置決め精度も劣化する。波状の面形
状を防止するためには位置決めピン１２と位置決め穴１
１の径差を大きくすれば良いが、この方法では位置決め
精度をさらに劣下させる。そこで前記径差を大きくせず
に波状の面形状を防止する方法として位置決めピンを可
動する方法がある。可動ピンの一例を第９図に示す。１
２は位置決めピン、１７は基板、２１はハウジングであ
る。位置決めピン１２はその軸方向には移動不可である
が、図中の矢印方向には摺動可能である。ハウジング２
１は基板１７に固定される。このような構成にすること
により、各部の熱膨張率の差、温度むらがあっても、位
置決めピン１２と電極１３．１４との間に働く応力を解
消することができ、したがって位置精度の向上を計るこ
とができる。

また２つある位置決めピン１２のうち２つとも可動にす
る必要はなく、片方だけで良い。それは電極１３．１４
と基板１γの熱処理過程で生ずる膨張差は一方の位置決
めピン１２が可動であれば吸収できるからである。可動
ピンは上記の長所をもつが、しかし次に述べる欠点もあ
る。第１０図において１１Ａ、１１Ｂは別個の電極の位
置決め穴、１２は位置決めピン、ｒ　ｈ＋　ｒ　ｐは位
置決め穴１１Ａ、１１Ｂ、位置決めピンの半径である。

ＯＡ、ＯＢ、○Ｄは位置決め穴１１Ａ、１１Ｂ、位置決
めピン１２の中心である。位置決めピン１２、位置決め
穴１１Ａ、１１Ｂが図のような位置関係にあれば位置決
め°穴１１Ａの中心と位置決めビン１２の中心との距離
ｒはｒ”ｒｈ−ｒｐであり、位置決め穴１１Ａと１１Ｂ
の相対ずれば２ｒとなる０すなわち、位置決め穴１１Ｂ
の中心ＯＢは位置決め穴１１Ａの中心ＯＡを中心とする
半径２ｒの円の中を移動可能となる。この円を図中の斜
線で示した。もし位置決めビン１２が固定ピンであれば
位置決め穴中心ＯＡ、ＯＢは位置決めピン１２の中心ｏ
Ｐを中心とする半径ｒの円の中のみを動きうるから、位
置決めピン１２と位置決め穴１１Ａ。

１１Ｂに同じガタ（ｒｈ−ｒｐ）を与えた場合、可動ビ
ンの方が位置決め精度が悪くなることになる。

この点が可動ビンの有する欠点である。それゆえ２組の
位置決めビン１２と位置決め穴１１の組み合せのうちガ
タを少なくした方は固定ビンとし、もう一方のガタの大
きい方は可動ビンとすれば位置決め精度の向上とともに
熱処理過程で生ずる応力の悪影響も同時に除去すること
ができる。つまり固定ピンには位置決めの役目を可動ビ
ンには応力除去の栓口を受は持たせるのである。また位
置決めの役目を受は持つ本例の固定ピンの径差は２．６
μｍであり、径差をこの状態で可動ビンとしても、この
場合５．２μｍ径差の固定ピン相当の精度となり、精度
２．６μｍと精度５．２μｍ　では大差なく、可動ビン
としても精度的劣下は実質的にない０ 最後に本発明の効果をまとめると以下の様である。

（１）画面水平方向に位置決め精度をより要する画像表
示装置の電子ビーム保持手段、スクＩＪ−ン、各電極を
相対位置決めする場合、位置決めビンの配置を一方の位
置決めビンを水平方向に対しては片端部に垂直方向に対
しては中央の位置に配置し、もう一方の位置決めピンは
水平方向に対しては前記位置決めビンとは相反する片端
部に、垂直方向に対しても片端部に配置することにより
前記相対位置決め精度を高めることができる。

（２）水平方向に対して片端部、垂直方向に対しては中
央部に配置される位置決めピンと位置決め穴との径差を
小さくすることにより画面中央部の精度を良くし、こ６
部分の画質向上がはかれる。

（３）位置決めビンと位置決め穴の径差の最も小さい位
置決めピン以外の位置決めピンを可動ビンにすることに
より位置決め精度の向上をはかるとともに熱処理過程で
発生する熱応力を除去し、これによる面精度不良、位置
精度劣下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する画像表示装置の構成図、第２
図は画像表示装置の製造における焼成固定工程を示す図
、第３図は第２図における結合スペーサの断面図、艙４
図は位置決めビンと位置決め穴を用いて２枚の電極を位
置決めする方法を示す図、第５図、第６図は従来におけ
る位置決めビンを水平雨下端部に配置および対角上に配
置した場合の位置決め精度を示す図、第７図は本発明に
おける位置決め精度を求める方法の原理を示す図第８図
は本発明の位置決め方法におけるビンの配置と位置決め
精度を示す図、第９図は可動ビンの構成を示す図、第１
ｏ図は可動ビンのガタを示す図である。 １・・・・・・背面電極、２・・・・・・電子ビーム源
、３・・・・・・垂直集束電極、４・・・・・・垂直偏
向電極、５・・・・・・ビーム流制限電極、６・・・・
・・水平集束電極、７・・・・・・水平偏向電極、８・
・・・・・ビーム加速電極、９・・・・・・スクリーン
、１０・・・・・・結合スペーサ、１１・・・・・・位
置決め穴、１２・・・・・・位置決めピン、１３・・・
・・・電極、１４・・・・・・電極、１５・・・・・・
ンート、１６・・・・・・重り、１７・・・・・・基板
、１８・・・・・・下地金属、１９・・・・・・絶縁体
、２０・・・・・・フリットガラス、２１・・・・・・
ハウジング。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
園 ！６８３図 ０ ０ 第４図 第５図 第　６　図 第　７　図 第　８　図 第　９　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子ビーム源と、スクリーンと、前記電子ビーム源とス
   クリーンとの間に配置された電極とを有する画像表示装
   置の前記電極、前記電子ビーム源の保持手段、および前
   記スクリーンに穿孔された位置決め穴と前記位置決め穴
   に係合する位置決めピンを２組以上用いてこれら相互の
   位置決めを行なうに際して、位置決め精度を要する方向
   を×とした場合、一方の一組の位置決めピンと位置決め
   穴を、前記電極、電子ビーム源およびスクリーンの前記
   方向×の端部近傍でかつ前記方向×と垂直方向にも端部
   近傍になるように配置し、他の一組の位置決めピンと位
   置決め穴を前記一方の一組の位置決めピンおよび位置決
   め穴とは反対の前記×方向の端部近傍でかつ前記方向×
   と垂直方向の中央部に配置したことを特徴とする画像表
   示装置の位置決め方法。 （榊　他の一組の位置決めピンと位置決め穴の径差を一
   方の一組の位置決めピンと位置決め穴の径差より小さく
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像
   表示装置の位置決め法。 （３）一方の位置決めピンを電極面内方向に可動とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の画像表示
   装置の位置決め法。