(57)【要約】【課題】光源の利用効率を向上させ、光源レンズの劣化や破損が防止されたカラー陰極線管用露光装置を提供する。【解決手段】線状光源２に中心軸を一致させて、線状光源２から一定距離を隔てて、線状光源２を覆うように円筒状の筒３が配置されている。筒３は１０００ｎｍ以上の波長の光を吸収する。線状光源２と筒３との間の隙間を冷却媒体４が通過する。筒３の外側には、筒３から出射した光の通過を規制するシャッター５が設けられる。【選択図】  図１
2004193094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー陰極線管のパネル内面に形成された感光膜にシャドウマスクを介して光を照射することにより前記シャドウマスクの孔に対応したパターンを焼き付ける露光装置であって、
線状光源と、
前記線状光源に中心軸を一致させて、前記線状光源から一定距離を隔てて、前記線状光源を覆うように配置された、１０００ｎｍ以上の波長の光を吸収する円筒状の筒と、
前記線状光源と前記筒との間の隙間を通過する冷却媒体と、
前記筒から出射した前記線状光源からの光の通過を規制するシャッターと
を備えることを特徴とするカラー陰極線管用露光装置。
【請求項２】
前記シャッターは、前記線状光源に中心軸を一致させて、前記筒を覆うように配置された円筒形状シャッターであり、
前記円筒形状シャッターは、その外周面に開口を備え、
更に、前記円筒形状シャッターをその中心軸周りに回転させる駆動機構を備える請求項１に記載のカラー陰極線管用露光装置。
【請求項３】
前記開口を出射した光が、前記円筒形状シャッターをその中心軸周りに回転させることなく、前記パネル内面に形成された感光膜の全領域を照射できるように、前記開口の周方向の開口幅が設定されている請求項２に記載のカラー陰極線管用露光装置。
【請求項４】
前記円筒形状シャッターの内面に反射ミラーが形成されている請求項２に記載のカラー陰極線管用露光装置。
【請求項５】
前記開口を出射した光が前記パネル内面に形成された感光膜の一部のみを照射するように、前記開口の周方向の開口幅が設定されている請求項２に記載のカラー陰極線管用露光装置。
【請求項６】
前記駆動機構は、前記円筒形状シャッターをその中心軸周りに揺動する請求項５に記載のカラー陰極線管用露光装置。
【請求項７】
前記筒上又は前記筒と前記シャッターとの間に、前記線状光源に中心軸が一致する円筒状の遮光層を備え、前記遮光層は、前記線状光源と平行で、且つ前記円筒面の周方向に一定間隔で配置された、光を透過させるスリット状の複数の開口を備える請求項１に記載のカラー陰極線管用露光装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のカラー陰極線管用露光装置を用いてパネル内面に形成された感光膜を露光する工程を備えるカラー陰極線管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーテレビジョン受像機やコンピュータディスプレイ等に用いられるカラー陰極線管を構成するパネルの内面に、シャドウマスクの孔を通過した光で露光してブラックマトリックス膜や蛍光体膜を形成する際に使用される露光装置に関する。また、本発明は、この露光装置を用いたカラー陰極線管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にカラー陰極線管の製造工程では、パネル内面に塗布された感光液や蛍光体液の層に露光を行うことで、所定パターンのブラックマトリックス膜や蛍光体膜を形成している。従来、上記のような露光を行うのに図６に示すような露光装置が用いられている。図６において、２０はカラー陰極線管のパネル、２１はシャドウマスク、２２はフィルタ、２３は補正レンズ、２４はシャッター、２５はランプハウス、２８は光源レンズである。
【０００３】
図７は、図６のランプハウス２５の詳細構造を示した側面断面図、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線での矢視断面図である。ランプハウス２５の中央の容器３０内に線状光源であるランプ２が水平に配置され、その上部にシールガラス２７が取り付けられて容器３０が密閉される。シールガラス２７の上には平板スリット２６が置かれている。冷却媒体４が、冷却媒体供給口９から容器３０に供給され、冷却媒体排出口１０から排出される。
【０００４】
ランプ２を出射した光は、冷却媒体４、シールガラス２７、平板スリット２６の開口を通過した後、図６に示す光源レンズ２８、補正レンズ２３、フィルタ２２を順に通過してシャドウマスク２１に到達する。光はシャドウマスク２１の孔を通過し、感光液や蛍光体液による層が形成されたパネル２０内面の所定の位置に到達して所望のパターンの露光が行われる。この露光工程を経てパネル２０内面にラインやドットのパターンを有する蛍光体膜が形成される。
【０００５】
このような露光装置に関して、特許文献１には、ランプハウスのシールガラスをランプと同軸の円筒面とすることが開示されている。このようにすることにより、シールガラスを平板とした場合に比べて、パネルの周辺部に達する光の照度を増すことができるので、画面サイズの大型化や奥行きの薄型化に伴って偏向角度が大きく設計される陰極線管であっても、パネルの周辺まで十分に露光を行うことができるとされている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１７３４１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の露光装置では、次のような問題があった。
【０００８】
冷却媒体４が、冷却媒体供給口９からランプハウスの中央の略直方体形状の容器３０に供給され、冷却媒体排出口１０から排出される。このとき、冷却媒体供給口９、容器３０、及び冷却媒体排出口１０の流路断面の形状及び面積が大きく異なるので、冷却媒体４は容器３０内で層流とはならず、部分的に滞留が生じ、ランプ２に対する冷却能力を低下させていた。
【０００９】
また、ランプ２からの光は、冷却媒体４及びシールガラス２７を通過する際に屈折するためランプ２からの光の利用効率が悪くなっていた。
【００１０】
また、ランプ２の点灯中は光源レンズ２８には常に光が入射するため、紫外線による劣化で光源レンズ２８の光透過率が低下しやすい。更に、前述のようにランプ２の冷却が十分でないことから、光源レンズ２８が加熱されて破損が発生したり、ランプ２の寿命が短くなる。
【００１１】
本発明は、上記の従来の露光装置の問題を解決し、光源の利用効率を向上させ、光源レンズの劣化や破損が防止されたカラー陰極線管用露光装置を提供することを目的とする。また、本発明は、短時間で効率よくパネル内面の露光を行うことができるカラー陰極線管の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のカラー陰極線管用露光装置は、カラー陰極線管のパネル内面に形成された感光膜にシャドウマスクを介して光を照射することにより前記シャドウマスクの孔に対応したパターンを焼き付ける露光装置であって、線状光源と、前記線状光源に中心軸を一致させて、前記線状光源から一定距離を隔てて、前記線状光源を覆うように配置された、１０００ｎｍ以上の波長の光を吸収する円筒状の筒と、前記線状光源と前記筒との間の隙間を通過する冷却媒体と、前記筒から出射した前記線状光源からの光の通過を規制するシャッターとを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のカラー陰極線管の製造方法は、上記の本発明のカラー陰極線管用露光装置を用いてパネル内面に形成された感光膜を露光する工程を備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のカラー陰極線管用露光装置は、線状光源に中心軸を一致させて、線状光源から一定距離を隔てて、線状光源を覆うように円筒状の筒が配置されている。そして、線状光源と筒との間の隙間を冷却媒体が通過する。これにより、冷却媒体を滞留することなく連続して通過させることができ、冷却能力が向上する。また、筒の中心軸が線状光源に中心軸と一致しているので、光の屈折による損失が抑えられ、線状光源からの光の利用効率が向上する。更に、筒が１０００ｎｍ以上の波長の光を吸収するので、その後段に配されたレンズなどが発熱により破損するのを防止できる。これらにより、線状光源の電力を上げることができるので、露光時間を短縮化できる。
【００１５】
上記の本発明の露光装置において、前記シャッターは、前記線状光源に中心軸を一致させて、前記筒を覆うように配置された円筒形状シャッターであり、前記円筒形状シャッターは、その外周面に開口を備え、更に、前記円筒形状シャッターをその中心軸周りに回転させる駆動機構を備えることが好ましい。かかる好ましい構成によれば、露光を行わないときはパネル内面に光が入射しないように円筒形状シャッターを回転させることにより、円筒形状シャッターより後段のレンズなどが紫外線による劣化で光透過率が著しく低下したり、発熱により破損したりするのを防ぐことができる。また、これにより線状光源の電力を上げることができるので、露光時間を短縮化できる。更に、シャッターが線状光源の近くに配置されることにより、シャッター応答時間を短縮化できるので、露光時間のばらつきを小さくできる。
【００１６】
また、上記の本発明の露光装置において、前記開口を出射した光が、前記円筒形状シャッターをその中心軸周りに回転させることなく、前記パネル内面に形成された感光膜の全領域を照射できるように、前記開口の周方向の開口幅が設定されていることが好ましい。かかる好ましい構成によれば、露光工程を単純化できる。
【００１７】
また、上記の本発明の露光装置において、前記円筒形状シャッターの内面に反射ミラーが形成されていることが好ましい。かかる好ましい構成によれば、線状光源からの光の利用効率が更に向上するので、露光時間を短縮化できる。
【００１８】
また、上記の本発明の露光装置において、前記開口を出射した光が前記パネル内面に形成された感光膜の一部のみを照射するように、前記開口の周方向の開口幅が設定されていることが好ましい。かかる好ましい構成によれば、パネル内面の場所に応じた露光時間の調整等が容易になる。
【００１９】
この場合において、前記駆動機構は、前記円筒形状シャッターをその中心軸周りに揺動することが好ましい。かかる好ましい構成によれば、例えば、パネル内面の中心部と周辺部とで露光時間を変える等により、パネル内面の露光すべき全領域を過不足なく露光することができる。その結果、トータルの露光時間を短縮化でき、また、全域にわたって特性の均一な露光膜が得られる。
【００２０】
また、上記の本発明の露光装置において、前記筒上又は前記筒と前記シャッターとの間に、前記線状光源に中心軸が一致する円筒状の遮光層を備え、前記遮光層は、前記線状光源と平行で、且つ前記円筒面の周方向に一定間隔で配置された、光を透過させるスリット状の複数の開口を備えることが好ましい。かかる好ましい構成によれば、パネル側から見た見かけの光源径が小さくなるので、得られるブラックマトリックス膜や蛍光体膜のラインやドットのパターンの境界が急峻となり、色純度が良好なカラー陰極線管が得られる。
【００２１】
次に、本発明のカラー陰極線管の製造方法は、上記の本発明のカラー陰極線管用露光装置を用いてパネル内面に形成された感光膜を露光する工程を備える。これにより、パネル内面に短時間で効率よくブラックマトリックス膜や蛍光体膜を形成することができる。
【００２２】
以下に、本発明を、実施の形態を示しながらより詳細に説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかるカラー陰極線管用露光装置におけるランプハウスの側面断面図であり、図２はその一部切り欠き平面図である。
【００２４】
本実施の形態の露光装置では、ランプハウス１内に線状光源であるランプ（高圧水銀ランプ）２が水平に配置されている。ランプ２の外周面を、１０００ｎｍ以上の波長を吸収するフィルター膜が貼付されたガラスからなる円筒状の筒３が覆っている。筒３の中心軸はランプ２の軸と一致し、筒３の内周面とランプ２の外周面との間隔は場所によらずほぼ一定である。また、筒３の長さは、ランプ２の発熱部の長さより長い。ランプ２と筒３との間の隙間に冷却媒体４が流れる。筒３の外側には、円筒形状のシャッター５が、その中心軸をランプ２の軸と一致させて、中心軸周りに回転可能に設けられている。シャッター５には、その中心軸に対して所定の角度範囲にのみ開口５ａが設けられている。開口５ａは、これを経由してランプ２の光をパネルに照射させたときに、パネルの必要な露光領域を一度に照射できるような大きさに開口している。減速機付モータ７の出力軸に取り付けられたローラー６がシャッター５の中心軸方向の端部のシャッター受け回転部１１に接触しており、減速機付モータ７が発生する駆動力によってシャッター５が回転する。シャッター５の下部には、シャッター５の開口５ａを塞ぐのに十分な大きさの下部遮光板８が設けられている。図２に示すように、筒３の両端には冷却媒体供給口９及び冷却媒体排出口１０が接続されている。冷却媒体供給口９及び冷却媒体排出口１０の筒３に接続される部分の流路断面の形状及び面積と、筒３内の流路断面の形状及び大きさはほぼ同一であり、これらの接続部は筒固定ボルト１２とＯリング１３とによりシールされている。
【００２５】
以上のように構成された本実施の形態の露光装置の動作について説明する。
【００２６】
ランプハウス１からパネルに至る光学系は、ランプハウス２５が本実施の形態のランプハウス１に置き換えられる点、及び、シャッター２４が不要である点を除いて、図６に示した従来の光学系と同様である。
【００２７】
ランプハウス１のランプ２が点灯される。冷却媒体４は、冷却媒体供給口９から供給され、筒３を通過する際に、この中に同軸に配置されたランプ２から発生する熱を吸収した後、冷却媒体排出口１０から流出する。ランプ２から出射した光は、シャッター５の開口５ａを通過し、光源レンズ２８、補正レンズ２３、フィルター２２、シャドウマスク２１の開口を順に通過して、感光膜が塗布されたパネル２０内面に到達し、その上に形成された感光液や蛍光体液の層を露光する。
【００２８】
露光工程と露光工程の合間や各部の調整を行う際など、実質的に露光を行わない間は、減速機付モータ７を動作させローラー６を介してシャッター５を回転させ、図３に示すようにシャッター５の開口５ａを下部遮光板８側に向けて遮光し、光源レンズ２８に光が入射するのを防止する。
【００２９】
以上のような本実施の形態の露光装置によれば、冷却媒体４が筒３内を層流となって流れるので、ランプ２の冷却能力が向上する。また、ランプ２からの光はランプ２と同軸に配された円筒形状の筒３を通過するため、筒３と空気との界面において光の屈折が少なく、パネル２０周辺部を露光する光の照度が低下せず、光の有効利用が可能になる。更に、筒３は１０００ｎｍ以上の熱線を吸収するフィルター機能を有するので、光源レンズ２８、補正レンズ２３、フィルター２２、パネル２０内面の温度上昇が少なく、レンズやフィルターの加熱による破損を防止できる。さらに、開口５ａを移動できるシャッター５が備えられているため、露光しないときに光源レンズ２８、補正レンズ２３、フィルター２２等が光にさらされることがなく、紫外線照射によるレンズやフィルターの光透過率の低下が少ない。また、光源レンズ２８、補正レンズ２３、フィルター２２等がランプ２から受ける熱や紫外線が少なくなること、及びランプ２の冷却効率が改善されることにより、露光時のランプ２の電力を上げることが可能になり、その結果、露光時間を短縮させることが可能になる。あるいは、十分な照度を確保できるので、ランプ２の電力を敢えて増大させる必要がなくなり、その結果、ランプ２の寿命を延ばすことができる。
【００３０】
また、シャッター５が光源であるランプ２のすぐ近くに位置しているため、遮光する為のシャッター５の移動量を従来のシャッター２４に比べて例えば１／３程度に小さくすることができる。従って、シャッター動作応答時間も１／３程度に短縮化でき、露光時間のバラツキも１／３程度にする事ができる。
【００３１】
なお、上記に示した実施の形態では、シャッター５がその中心軸周りに回転したが、本発明はこれに限定されず、例えばシャッター５をその中心軸に沿って直線運動させてもよい。また、上記の実施の形態では筒３にフィルター膜が貼付されていたが、筒３の材料であるガラス自体を熱線吸収ガラスにしてもよい。また、冷却媒体４して冷却水を使用したが、冷却ガスを使用してもよい。
【００３２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２にかかるカラー陰極線管用露光装置について、図４を用いて説明する。
【００３３】
本実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、実施の形態１のシャッター５に代えて、内面に反射ミラーが形成され、中心軸に対する開口１６ａの角度範囲が小さく制限された円筒形状のシャッター１６が用いられている点、及び、減速機付モータ７はこのシャッター１６を中心軸周りに所定の角度範囲内で揺動させる点である。シャッター１６は、筒３の外側にランプ２と同軸に配置される点は、実施の形態１と同様である。
【００３４】
本実施の形態によれば、開口１６ａとは異なる方に向かって筒３から出射したランプ２の光は、シャッター１６の内面の反射ミラーで反射され、筒３及び場合によってはランプ２を通過して開口１６ａを通過する。従って、本実施の形態では、ランプ２を出射した光のうち、露光に使用する光の割合を増加させることができる。この結果、光の利用効率が向上し、パネル２０の内面での照度が改善できる。具体的には、パネル２０の内面での照度が、実施の形態１では１００μＷ／ｃｍ２〜４００μＷ／ｃｍ２であったのに対して、本実施の形態では２００μＷ／ｃｍ２〜８００μＷ／ｃｍ２と、２倍になった。
【００３５】
更に、開口１６ａを周方向の開口幅が小さな細いスリット状とし、このような開口１６ａを備えたシャッター１６を中心軸周りに揺動させることにより、パネル２０の内面の露光が必要な全領域に光を導くことができる。このとき、シャッター１６の揺動速度（角速度）を、例えばランプ２からの距離が遠いために照度が低下しやすい周辺部を露光するときほど、パネルの中央部を露光するときよりも遅くするなど、適切に制御することが好ましい。周方向の開口幅が大きな開口を備えたシャッターにて一度に全領域を露光すると、例えば周辺部が相対的に光量不足の場合には、露光時間を周辺部の光量に応じて設定する必要があり、結果的に中央部は露光過剰となってしまうことがある。上記のように揺動速度を適切に制御することにより、パネルの露光すべき全領域を過不足なく適正に露光することができ、更にシャッター１６の内面の反射ミラーによる光量増加と相まって、短時間で露光工程を完了することが可能になる。また、パネル内面の全領域で特性の均一な露光膜を得ることが可能になる。
【００３６】
なお、本実施の形態に示した、シャッター１６の内面に反射ミラーを形成する点と、開口１６ａを周方向の幅が狭いスリット状としてシャッター１６を揺動させる点とは同時に具備する必要はなく、いずれか一方のみであっても上記のそれぞれの効果を奏する。
【００３７】
なお、図４では、実施の形態１で説明した下部遮光板８が図示されていないが、実施の形態１の場合と同様に備えていてもよく、露光を行わない場合に開口１６ａを下部遮光板８で塞ぐことにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３にかかるカラー陰極線管用露光装置について、図５を用いて説明する。
【００３９】
本実施の形態３が実施の形態１と異なるのは、実施の形態１の筒３の表面に、周方向に一定間隔で、ランプ２の軸と平行な細いスリット状の開口１７を形成し、開口１７を除く筒３の外周面に遮光層１８を形成した点である。
【００４０】
本実施の形態によれば、開口１７から照射された光１８は、光源径よりも幅の狭いスリットの開口１７から出射しているために、見かけの光源径が小さくなり、マスク２１の孔を通過した光が細くなる。このため、露光により形成されるブラックマトリックス膜や蛍光体膜のラインやドットのパターンの境界が急峻となり、完成したカラー陰極線管の色純度がよくなる。
【００４１】
上記の例では、筒３の外表面上に遮光層１８を形成したが、筒３とは別部材で、筒３とシャッター５との間の領域に、ランプ２の軸と同軸の円筒状の遮光層を形成しても良い。
【００４２】
本発明が適用されるカラー陰極線管の構成は特に限定されない。本発明のカラー陰極線管の製造方法は、上記の本発明の露光装置を用いてパネル内面にブラックストライプ膜や蛍光体膜を形成する露光工程を少なくとも備えていればよく、この露光工程以外の製造工程は特に限定されず、公知の製造方法を用いることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のカラー陰極線管用露光装置によれば、冷却媒体を滞留することなく連続して通過させることができ、冷却能力が向上する。また、線状光源からの光の利用効率が向上する。更に、筒の後段に配されたレンズなどが発熱により破損するのを防止できる。これにより線状光源の電力を上げることができるので、露光時間を短縮化できる。
【００４４】
また、本発明のカラー陰極線管の製造方法によれば、パネル内面に短時間で効率よくブラックマトリックス膜や蛍光体膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるカラー陰極線管用露光装置におけるランプハウスの側面断面図
【図２】本発明の実施の形態１にかかるカラー陰極線管用露光装置におけるランプハウスの一部切り欠き平面図
【図３】本発明の実施の形態１にかかるカラー陰極線管用露光装置におけるランプハウスの、シャッターが閉じた状態での側面断面図
【図４】本発明の実施の形態２にかかるカラー陰極線管用露光装置及びこれを用いた露光方法を示した側面断面図
【図５】本発明の実施の形態３にかかるカラー陰極線管用露光装置におけるランプハウスの側面断面図
【図６】従来のカラー陰極線管用露光装置及びこれを用いた露光方法を示した断面図
【図７】従来のカラー陰極線管用露光装置におけるランプハウスの側面断面図
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線での矢視断面図
【符号の説明】
１  ランプハウス
２  ランプ
３  フィルター付き筒
４  冷却媒体
５  円筒状シャッター
６  ローラー
７  減速機付モータ
８  下部遮光板
９  冷却媒体供給口
１０冷却媒体排出口
１１  シャッター受け回転部
１２  筒固定ボルト
１３  Ｏリング
１６  内面反射ミラー付きシャッター
１７  開口
１８  遮光層
２０  パネル
２１シャドウマスク
２２  フィルタ
２３  補正レンズ
２４  シャッター
２５  ランプハウス
２６  平板スリット
２７  シールガラス
２８  光源レンズ
【図１】
2004193094.tif 000003
【図２】
2004193094.tif 000004
【図３】
2004193094.tif 000005
【図４】
2004193094.tif 000006
【図５】
2004193094.tif 000007
【図６】
2004193094.tif 000008
【図７】
2004193094.tif 000009
【図８】
2004193094.tif 000010