JPS6132774B2

JPS6132774B2 -

Info

Publication number: JPS6132774B2
Application number: JP53157348A
Authority: JP
Inventors: Robaato Engusutoromu Furederitsuku
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1986-07-29
Also published as: DE2854573B2; GB2012071A; DE2854573C3; NL7812495A; JPS5492168A; DE2854573A1; FR2413693B1; FR2413693A1; US4223083A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、陰極線管スクリーンの製法、特に仮
想マスク露光方式（ａ virtual mask
exposuresystem）を用いる改良された陰極線管
スクリーンの製法に関する。

本発明は、シヤドウマスク型カラー陰極線管
（以下陰極線管を「CRT」という。）の蛍光体ド
ツト・スクリーン、特に蛍光体ドツト周辺に形成
された光吸収体（以下「ブラツク・マトリクス」
という。）を有するスクリーンの製造に有効であ
る。便宜上、本発明を主としてこのようなスクリ
ーンの製造に適用する場合について説明する。な
お、カラーCRTは、少なくとも２種類の螢光体
とこれらの螢光体の種類の数に対応した少なくと
も２つの電子銃とを具えている。螢光体が２種類
の場合は、表示色が限定されるが、測定機器等の
特殊な分野で有効である。しかし、一般的なカラ
ーCRTは、赤、緑及び青の３種類の螢光体を有
しているので、以下この場合について説明する。

従来のドツト・スクリーン型カラーCRTは、
デルタ形に配列された３つの電子銃をもつてい
る。これら３つの電子銃は、同数の電子ビーム
を、シヤドウマスクを経て、多数の３ドツト組に
配列されたモザイク模様の螢光体を有するスクリ
ーン上に照射する。各ドツト組は、それぞれ赤、
緑及び青色を発光する螢光体ドツトを有する。表
示輝度を改良するため、上記スクリーンは、螢光
体ドツトを囲みそれらを互いに分離する光吸収体
から成るマトクリス状の層をもつことができる。
ブラツク・マトリクス・スクリーンとして知られ
るかようなスクリーンは、フイオレらの発明に係
る米国特許第3146368号明細書に開示されてい
る。

ドツト・スクリーン型CRTのモザイク状螢光
体ドツトは、通常直接光学プリント処理によつて
形成される。この処理は、先ずフエースプレート
内面に感光性螢光スラリーを塗布し、次いでシヤ
ドウマスクをフエースプレート上に一時的に取付
け、組立てられたCRT内の電子銃の１つとほぼ
同位置におかれた光源からシヤドウマスクの開口
を経て照射される光により、上記の感光性螢光ス
ラリーの被膜を露光する。その後、シヤドウマス
クを取除き、その被膜の露光されなかつた部分を
除去し、上記電子銃に対応する１つの色の螢光体
ドツト・パターンを作る。同様に、他の色の電子
銃に対応する位置にに光源を移動し、残りの色に
ついて上述の処理を繰返す。このようにして、
赤、緑及び青色の螢光体ドツトから成る３角形状
に分離構成したドツト組をシヤドウマスクにある
各開口毎にフエースプレート上に付着する。一般
には、個々の螢光体ドツトをシヤドウマスクの開
口より小さくしているが、これは、普通一時的に
小さい開口を有するシヤドウマスクを経て螢光体
ドツトを露光することによつて行なわれる。その
螢光体ドツトを付着した後、そのシヤドウマスク
を再エツチングして開口を最終的な大きさ迄拡大
する。シヤドウマスクの開口を再エツチングする
技術は、例えばアムダースキイ発明による米国特
許第2961313号明細書に開示されている。他の方
法は、ロー発明による米国特許第3231380号明細
書に開示されるような電気メツキにより、或いは
シユバルツ発明による米国特許第3070441号明細
書に開示されるように非金属物質を電気泳動法で
被覆することにより、シヤドウマスクの開口直径
を一時的に小さくすることである。なお、その他
の方法も例えば前述の米国特許第3146368号明細
書に記載されているので、これを参照されたい。

ブラツク・マトリクス・スクリーンは、種々の
方法で作ることができるが、光吸収体のマトリク
スを形成した後螢光体ドツトを付着するのが一般
的な方法である。例えば、メヨード発明による米
国特許第3558310号明細書に開示されるように、
重クロム酸塩で感光性を与えたポリビニール・ア
ルコール（PVA）の如き光硬化性物質でフエー
スプレートを被覆する。シヤドウマスクを所定位
置に取付け、各電子銃の位置に配置した３つの光
源からの光で被膜を露光する。その後シヤドウマ
スクを除去し、未露光被膜部分を洗い落してパタ
ーン状に硬化したPVAドツトを作る。そのドツ
トをコロイド状黒鉛の光吸収被膜で覆い、乾燥さ
せ、過酸化水素のような化学薬品で処理して
PVAドツト及びそれを覆う黒鉛被膜の部分を除
去する。こうして、カラー螢光体ドツトを収容す
る開口パターンを有する光吸収性マトリクス層を
備えたスクリーン領域を作り、その後上述したよ
うにカラー螢光体ドツトを付着する。

上述のような従来のスクリーンの製法には、多
くの欠点がある。例えば、かような従来技術によ
る３原色CRTの製造中にブラツク・マトリクス
露光の際、各カラー螢光体の露光の際及びCRT
の最終組立前など数回にわたつてフエースプレー
トにシヤドウマスクを取付けなければならない。
シヤドウマスクは、比較的こわれ易く、１度こわ
れると通常２度と使用できない。シヤドウマスク
の取付け及び取外し回数が多ければ多い程、それ
がこわれる機会も多くなるのは明らかである。カ
ラーCRTの製造における異なる処理過程でマス
クの異なる開口径を得るのに用いられる再生エツ
チングのような種々の手段によつても、何枚かの
シヤドウマスクがこわれるので、歩留りを低下さ
せ、製造原価を高くすることになる。更に、各露
光過程でシヤドウマスクを正確に再配置しない
と、ブラツク・マトリクス層内の開口に違つた色
の螢光体ドツトが来たり、又は開口と螢光体ドツ
ト相互間の位置が合わなくなつたりする。

従来技術では、感光性被膜が「正面」すなわち
フエースプレート面の反対側から露光されるの
で、更に他の欠点を生じる。光硬化反応は、被膜
の特に光源近くの側から始まり、その露光を継続
するにつれて被膜の厚さ方向に進行するので、大
きさが均一で確実に付着したドツトを得たいとき
は、露光量及び被膜の厚さの均一性が微妙に影響
する。僅かに露光が不足したり、被膜が厚すぎた
りすると、過小ドツトを生じるか又はドツトがフ
エースプレートへ付着しなくなる。一方、露光が
過ぎたり、被膜が薄すぎたりすると、縁が不揃い
の過大ドツトを生じることになる。また、特開昭
50−135977号公報は、電子写真技術を用いてフエ
ースプレートの外面に第２マスクを設け、フエー
スプレートの内面に形成された蛍光体膜をフエー
スプレートの外面側から第２マスク及びフエース
プレートを介して露光して蛍光体ドツトを形成す
ることを開示している。この方法によれば、大き
さが均一で確実にフエースプレートに付着した蛍
光体ドツトが得られる。しかし、第２マスクを形
成するのに、フエースプレートの外面に設けた透
明電極上の有機光導電体に静電荷を与え、またフ
エースプレートの内側の所定位置にシヤドウマス
クを取付け、所定の電子銃位置に配置した光源に
よりシヤドウマスク、フエースプレート、透明電
極を介して荷電された有機光導電体を露光し、露
光した位置の電荷を消減させ、更にトナーを施し
ている。よつて、第２マスクを形成するためのみ
に、透明電極及び有機光導電体を設けなければな
らず、また電荷付与装置が必要となり、製造工程
が複雑である。その上、形成された第２マスク
は、シヤドウマスクに対応するものではなく複数
色の蛍光体層ドツトの内各色のドツトに対応する
ものであるため、各色の蛍光体層ドツトを形成す
る度毎に各色専用の第２マスクを設けなければな
らない。したがつて、色の数だけシヤドウマスク
を取付け及び取外ししなければならず、シヤドウ
マスクがこわれる機会が多くなると共に、シヤド
ウマスクを正確に再配置しなければならない欠点
を有する。更に、個々の蛍光体ドツトをシヤドウ
マスクの開口より小さくするには、蛍光体ドツト
を付着した後、シヤドウマスクを再エツチングし
て開口を最終的な大きさ迄拡大しなければならな
い。

したがつて、本発明の一般的な目的は、上述の
欠点のない改良したカラー表示CRTスクリーン
の製法を提供することである。

本発明の特別な目的は、CRTフエースプレー
ト上に確実に付着した均一なパターンを作る新規
な方法を提供することである。

本発明の他の目的は、マスクをこわす可能性を
最小にするシヤドウマスク・カラー表示CRTの
スクリーンの製法を提供することである。

本発明の更に他の目的は、感光性被膜の厚さ及
び露光による影響が従来技術のそれに比して小さ
い改良したCRTスクリーンの製法を提供するこ
とである。

本発明によるCRTスクリーンの製法において
は、CRTのフエースプレートの外面上に仮想マ
スクを形成する。化学放射線（可視光線、紫外
線、赤外線その他のエネルギ線を含むが、以下単
に「光線」という。）で露光することにより溶融
特性が変化する感光物質をフエースプレート外面
に被覆して仮想マスクを形成する。その後フエー
スプレートの内面近傍にシヤドウマスクを取付
け、紫外線エネルギ源でシヤドウマスクの開口を
経てその被膜を露光してその被膜内にシヤドウマ
スクに対応する潜像を形成する。次いでシヤドウ
マスクを取り除き、露光被膜を現像してシヤドウ
マスクの開口に相当するパターン状の離間した素
子領域を除去し、光線を通過させないようにする
処理を行なう。その結果得られる穴のあいた被膜
は、シヤドウマスクの複写であり、その後の露光
工程用の仮想マスクとして作用する。

フエースプレートの外面に仮想マスクを形成し
た後、必要に応じて光吸収体を備えたモザイク状
のカラー螢光体を含む表示スクリーンをフエース
プレート内面に形成する。仮想マスクを備えたフ
エースプレートを経て感光被膜の露光処理を行な
うという重要な点を除けば、後続のスクリーン処
理はほぼ前述の従来処理と類似する。本発明によ
れば、縁の部分が鮮明で均一な大きさの螢光（及
びブラツク・マトリクス領域の開口）を得ること
ができる。更に、露光時間並びに感光性被膜の厚
さ及びその均一性の影響は、比較的少ない。最も
重要なことは、シヤドウマスクをフエースプレー
トに取付けるのはCRTの最終組立前に１回だけ
であるので、それを傷つける可能性を大幅に低減
するということである。

本発明の更に他の目的、特徴及び効果について
は、添付図を参照して述べる以下の詳細な説明よ
り明らかとなるであろう。

螢光体が小さなドツト状である３色シヤドウマ
スクCRTのブラツク・マトリクス・スクリーン
の製造に適用する場合について、本発明を説明す
る。周知の如く、このようなCRT管体は、製造
の便宜上管体の漏斗状部と最初は別である透明な
フエースプレートを含んでいる。かかるフエース
プレートの一部分を参照符号１０として第１図に
示す。

最初の主要工程として、フエースプレート１０
上に表示スクリーンを形成する処理は、フエース
プレート１０の正面すなわち観測面１１上に仮想
マスクすなわちシヤドウマスクの複製を形成する
ことを含む。これは、次のようにして行なう。フ
エースプレート１０を化学的に洗浄したならば、
その正面１１上に感光物質層を塗布して層１２を
作る。かかる層１２は、光線の露光により溶融特
性の変化する物質で形成される。本実施例では、
層１２は、かかる露光により非溶融性となる任意
の物質で形成される。実施に最適な物質は、重ク
ロム酸化アンモニウムで感光化したポリビニー
ル・アルコール（PVA）であり、それは光線に
よる露光により非水溶性となる、いずれにして
も、後述の理由により、層１２は管体を焼く通常
の温度で容易に揮発しない成分を含んでいてはな
らない。したがつて、PVA層１２をフエースプ
レート１０の正面１１全体に設ける。層１２を乾
燥した後、通常の方法でフエースプレート１０の
背面１３に対向して従来のシヤドウマスク１４を
取外し可能に取付ける。次に、そのマスクしたフ
エースプレート構体を露光室内に配置して露光す
る。この露光室は、シヤドウマスクの開口１５を
経て層１２の背面上に光線を放射するように配置
した適当な光源を有する。

露光工程で希望する目的は、開口１５と等価な
要素部分１２ａを除き、層１２の全面を露光する
ことにより、層１２にシヤドウマスク１４に対応
する潜像を形成することである。これは、CRT
の中心線に沿つて層１２から所定の光学距離に配
置した小さいコリメート光源を用いる一回の露光
によつて行なつてもよい。しかし、この光源は、
シヤドウマスク開口の拡大像を生じる。1977年12
月28日に出願され本特許出願人に譲渡された現在
審査係属中の米国特許出願第865353号（発明者ロ
ナルド・シー・ロバインダー：特開昭54−92169
号に対応）明細書に開示された如き環状光源を用
いて層１２を露光することにより、開口１５より
も小さい未露光要素部分１２ａを得ることができ
る。その明細書に記載された発明は、本特許出願
と同時に特許出願したので、参照されたい。その
明細書に記載の如く、層１２から適当に離れた位
置に配置した環状光源を隣接したシヤドウマスク
の開口を経て互いに重なる輪のパターンとして結
像し、開口１５よりも小さい未露光領域を作る。
この露光については第１図に図式的に示してあ
り、環状光源（図示せず）からの光線が層１２の
重なつた輪の領域を露光し、未露光の要素部分１
２ａを作る。

この露光工程の後、シヤドウマスク１４を除去
し、フエースプレートを水洗することによつて層
１２を現像する。未露光の要素部分１２ａは、水
に溶けるので、水洗することによつて除去する。
層１２の露光部分は、露光処理によつて非水溶性
となり、所定位置に残る。乾燥した後、現像した
PVAをホルムアルデヒド溶液で処理し、層１２
を硬化してその摩耗抵抗を増大させる。その後フ
エースプレートを焼き（80℃で２時間）、残留水
分を除いて層１２を更に硬化する。この時、
PVAは比較的純粋である。層１２を露光マスク
として作用させるには、この純粋なPVAが光線
を通さないようにしなければならない。そのため
に、層１２を適当な染料又は顔料で処理して不透
明にする。そのような処理に好適なものとして
E.I.デユポン・デ・ネムール社（E.I.dupont de
Nemours ＆ Co.）製のペースト状染料である
クラフト・オレンジＡが用いられてきた。不透明
処理後、フエースプレート１０を再度水洗し、乾
燥（80℃で２時間）すると、フエースプレートの
正面１１上に仮想マスク１６の形成が完了する。
第２図に示す如く、仮想マスク１６は、比較的不
透明な領域１７及びシヤドウマスク１４の開口パ
ターンに対応するパターンに配置した複数の透明
領域すなわち開口１８を有する。

次の主要な処理工程は、フエースプレート１０
の背面１３上にブラツク・マトリクス・パターン
を形成することである。このパターンは、いろい
ろな方法で形成できるが、フエースプレートの背
面に重クロム酸塩で感光したPVA層１９を設け
て適当な処理をするのが好ましい。層１９を乾燥
した後、完成されたCRTの１番目の電子銃に対
応する位置に配置した小さいコリメート光源を備
えた露光室内にフエースプレートを取付ける。第
３図に示す如く、光線放射によつてフエースプレ
ート１０及び仮想マスク１６の開口を経てPVA
層１９のドツト部分１９ａを露光する。CRTの
２番目の電子銃の対応位置に光源を再配置した
後、ドツト部分１９ｂも同様に露光する。３番目
の電子銃の対応位置に配置した光源で、他のドツ
ト部分の最終的な露光（上述より明らかであるの
で図から削除）を行なう。その後、フエースプレ
ートを水中で洗い、層１９の未露光部分を除去
し、第４図に示す如くフエースプレート面１３上
にPVAのドツト配列を作る。次に第５図に示す
如く、例えばアカダツクのような好ましくはコロ
イド状の黒鉛懸濁液である光吸収無機物質をフエ
ースプレートの背面１３へ塗布して被膜２０と
し、PVAドツトを覆う。その光吸収性黒鉛被膜
２０を乾燥した後、PVAと反応する剥離用化学
薬品を加えてドツト及びそのドツトを覆う被膜２
０の部分を除去するか又はフエースプレート背面
から引き離す。硫酸で活性化した過酸化水素の30
％溶液は、効果的な剥離用化学薬品である。過酸
化物溶液と反応させた後、黒鉛で被覆したフエー
スプレート背面を水洗し、第６図に示す如く要素
領域１３ａ及び１３ｂを囲む光吸収物質から成る
マトリクス２１を作る。

これで、フエースプレートは、最終的なスクリ
ーン構体に必要な種々のカラー螢光体を受け入れ
る状態になる。螢光体を付着させるのに用いる方
法は、PVAのドツト１９ａ及び１９ｂを形成す
るのに用いた方法と類似する。第７図を参照する
に、フエースプレートの背面全体に赤、緑又は青
色の螢光物質の光硬化性スラリーを塗布して被膜
２２とし、その後仮想マスク１６の開口１８を経
て適当な位置に配置した小さい又は「点」状の光
線源で被膜２２を露光する。その後フエースプレ
ートを洗つて被膜２２の未露光部分を除去し、フ
エースプレート背面の要素領域１３ａを覆う螢光
体ドツト２２ａを作る。第８図に示す如く、この
処理を繰り返し、フエースプレート上の要素領域
１３ｂに異なる色の螢光体ドツト２３ａを付着す
る。その後同様にして、３番目の螢光体ドツトを
付着する。

この時点で得られるブラツク・マトリクス・ス
クリーンは、光吸収性マトリクス２１及びその開
口内に配置した異なる色の螢光体ドツトである。
次に、従来の方法でアルミニウムから成る薄い被
膜２４をフエースプレート背面上に付着し、仮想
マスク１６を備えたフエースプレートを高温で焼
き、螢光体ドツト内のポリビニールの如き有機成
分を除去する。この処理は、また、フエースプレ
ートの正面から仮想マスク１６をも除去し、第９
図に示す如きスクリーン構体を作る。

以上、CRTのフエースプレート上にパターン
状の付着体を形成する本発明の改良した仮想マス
ク法について、それを実施するのに最適な態様に
従つて詳述した。この方法によれば多くの効果を
得ることができ、そのうちのいくつかについては
既に述べた。例えば、カラーCRTのフエースプ
レートをマスクするのに仮想マスクを使用すると
その歩留りを向上させると共に、シヤドウマスク
を取扱うべき回数を減らすことによりその価格を
低下させることができる。露光マスクはフエース
プレートに固定されているので、位置合わせを行
なう際マスクによる付着螢光体の位置ずれが生じ
ない。更に、従来技術では非実用的とされている
感光性被膜のガラス越し露光により、ドツトの縁
を明確にしドツトの寸法を均一にすると共に、被
膜の厚さの不均一性によるドツトへの影響を低減
する。また、仮想マスクの開口はシヤドウマスク
の開口より小さいので、螢光体ドツトの付着後に
シヤドウマスクを再エツチングすることなく個個
の蛍光体ドツトをシヤドウマスクの開口より小さ
くできる。

ブラツク・マトリクス・スクリーンの製法に関
連して本発明を説明したが、マトリクス状でない
スクリーン及びスロツトマスクタイプCRTのス
クリーン等を含む他の種類のカラーCRTスクリ
ーンを形成するのにも、本発明を用いることがで
きる。また、ここに開示した処理の種々の変更及
び変形が可能であるということも認められよう。
例えば、PVA上にクロミウムの如き適当な金属
から成る薄い層を蒸着し、その後光吸収体の形成
に開連して記述したのと類似の方法でドツト及び
それを覆う金属被膜を除去することにより、仮想
マスクを形成することができる。ゆえに、本発明
の技術的範囲は、これらすべての変更変形を含む
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１ないし第９図は、本発明によるCRT表示
スクリーンの製法における各種の工程部分の断面
図である。１０……フエースプレート、１２……感光性物
質層、１４……シヤドウマスク、１６……仮想マ
スク、１８……仮想マスクの開口、１９……感光
性第１蛍光体層、２０……感光性第２蛍光体層。

Claims

【特許請求の範囲】

１シヤドウマスク型カラー陰極線管の透明フエ
ースプレート内面に異種の蛍光体を付着するに際
し、上記フエースプレートの外面に感光物質層を
被着し、上記フエースプレートの内面近傍の所定
位置にシヤドウマスクを取付け、上記シヤドウマ
スク及び上記フエースプレートを介して上記感光
物質を露光し、上記シヤドウマスクを取外し、上
記露光に応じて上記感光物質を部分的に除去して
上記シヤドウマスクに対応し該シヤドウマスクの
開口より小さな開口を有する仮想マスクを形成
し、上記フエースプレートの内面に感光性第１蛍
光体層を被着し、上記フエースプレートの外面側
の第１所定位置に設けた光源により上記仮想マス
ク及び上記フエースプレートを介して上記第１蛍
光体層を露光し、上記第１蛍光体層の露光されな
い部分を除去し、上記フエースプレートの内面に
上記第１蛍光体層と異なる感光性第２蛍光体層を
被着し、上記フエースプレートの外面側の第２所
定位置に設けた光源により上記仮想マスク及び上
記フエースプレートを介して上記第２蛍光体層を
露光し、上記第２蛍光体層の露光されない部分を
除去することを特徴とする陰極線管スクリーンの
製法。