(57)【要約】【課題】品位良好な画像を表示可能な蛍光面を形成できる露光装置及び蛍光面形成方法を提供することを目的とする。【解決手段】陰極線管用のパネルの露光装置は、フェースパネルの感光性蛍光面形成層を露光するための光源３６と、感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンのフェースパネルの短軸Ｙに対する傾斜を補正する傾斜補正レンズ３９と、を備えている。傾斜補正レンズ３９のシャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、フェースパネルの長軸及び短軸とそれぞれ平行な方向の軸をＸ軸及びＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向の軸をＺ軸、ａ１〜ａ１５を係数とするとき、Ｚ（ｘ，ｙ）＝ａ１ｘ２＋ａ２ｘ４＋ａ３ｘ６＋（ａ４＋ａ５ｘ２＋ａ６ｘ４＋ａ７ｘ６）ｙ２＋（ａ８＋ａ９ｘ２＋ａ１０ｘ４＋ａ１１ｘ６）ｙ４＋（ａ１２＋ａ１３ｘ２＋ａ１４ｘ４＋ａ１５ｘ６）ｙ６で表される６次多項式によって規定される。【選択図】          図４
2005005036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ矩形状パネルの有効部内面に形成された感光性蛍光面形成層に複数のスリット状の開孔を有するシャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状のパターンを焼き付ける陰極線管用のパネルの露光装置であって、
シャドウマスクを装着したパネルを位置決めした状態で支持する支持台と、
前記支持台に支持された前記パネルの感光性蛍光面形成層を露光するための光源と、
前記光源と前記シャドウマスクとの間に配置され、前記感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの前記パネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズと、を備え、
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、前記パネルの長軸と平行な方向の軸をＸ軸、前記パネルの短軸と平行な方向の軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸との両方と直交する方向の軸をＺ軸、ａ１〜ａ１５を係数とするとき、
2005005036.tif 000006
で表される６次多項式によって規定されたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光源は、前記パネルの短軸と平行な方向に延出された長軸を有する線状光源であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、Ｘ軸とＺ軸を含む（Ｘ−Ｚ）平面との交線が直線または前記シャドウマスク側に凸形状の曲線であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、Ｙ軸とＺ軸を含む（Ｙ−Ｚ）平面との交線の平均曲率半径がＹ軸上とＸ軸方向有効部端との間で極大値または極小値をとることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、Ｙ軸方向有効部端上において、Ｙ軸とＺ軸を含む（Ｙ−Ｚ）平面との交線の曲率半径がＹ軸上とＸ軸方向有効部端との間で極大値または極小値をとることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項６】
ほぼ矩形状パネルの有効部内面に感光性蛍光面形成層を形成し、
複数のスリット状の開孔を有するシャドウマスクを装着したパネルを位置決めした状態で支持し、
支持された前記パネルの感光性蛍光面形成層を露光して前記シャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状パターンを焼き付け、
前記感光性蛍光面形成層を現像してストライプ状の蛍光体層を備えた蛍光面を形成する、蛍光面形成方法であって、
前記感光性蛍光面形成層を露光するための露光装置は、
光源と、
前記光源と前記シャドウマスクとの間に配置され、前記感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの前記パネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズと、を備え、
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、前記パネルの長軸と平行な方向の軸をＸ軸、前記パネルの短軸と平行な方向の軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸との両方と直交する方向の軸をＺ軸、ａ１〜ａ１５を係数とするとき、
2005005036.tif 000007
で表される６次多項式によって規定されたことを特徴とする蛍光面形成方法。
【請求項７】
前記光源は、一方向に延出された長軸を有する線状光源であり、前記パネルの短軸と前記光源の長軸とが平行なるように前記パネルを位置決めすることを特徴とする請求項６に記載の蛍光面形成方法。
【請求項８】
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、Ｘ軸とＺ軸を含む（Ｘ−Ｚ）平面との交線が直線または前記シャドウマスク側に凸形状の曲線であることを特徴とする請求項６に記載の蛍光面形成方法。
【請求項９】
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、Ｙ軸とＺ軸を含む（Ｙ−Ｚ）平面との交線の平均曲率半径がＹ軸上とＸ軸方向有効部端との間で極大値または極小値をとることを特徴とする請求項６に記載の蛍光面形成方法。
【請求項１０】
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、Ｙ軸方向有効部端上において、Ｙ軸とＺ軸を含む（Ｙ−Ｚ）平面との交線の曲率半径がＹ軸上とＸ軸方向有効部端との間で極大値または極小値をとることを特徴とする請求項６に記載の蛍光面形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、露光装置及び蛍光面形成方法に係り、特に、カラー陰極線管におけるフェースパネルの有効部内面に形成された感光性蛍光面形成層にシャドウマスクの複数のスリット状開孔に対応するパターンを焼き付ける際、このストライプ状パターンの蛇行を防止可能な露光装置及び蛍光面形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラー陰極線管において、ほぼ矩形状パネルの有効部内面に設けられた蛍光面は、シャドウマスクを光学マスクとする写真印刷法により形成されている。
【０００３】
すなわち、パネルの有効部内面に感光剤を塗布した後に乾燥してフォトレジストを形成する。その後、このフォトレジストをシャドウマスクを介して露光し、シャドウマスクの複数の開孔からなる開孔列に対応するパターンを焼き付ける。その後、このフォトレジストを現像して、シャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状のレジストを形成する。
【０００４】
続いて、このレジストの形成されたパネルの有効部内面に黒色非発光塗料を塗布した後に乾燥して黒色非発光塗料層を形成した後、レジスト上に塗布された黒色非発光塗料層をレジストとともに剥離除去して、ストライプ状の黒色非発光層を形成する。
【０００５】
続いて、この黒色非発光層の形成されたパネルの有効部内面に感光性蛍光体スラリを塗布した後に乾燥して感光性蛍光体スラリ層を形成する。その後、この感光性蛍光体スラリ層をシャドウマスクを介して露光し、シャドウマスクの開孔列に対応するパターンを焼き付ける。その後、この感光性蛍光体スラリ層を現像して、黒色非発光層の所定の隙間に任意の１色のストライプ状蛍光体層、たとえば青蛍光体層を形成する。さらに、同様の方法を繰り返し、黒色非発光層の所定の隙間にそれぞれ緑蛍光体層及び赤蛍光体層を形成する。
【０００６】
このような写真印刷法による蛍光体層の形成方法において、黒色非発光層及び３色蛍光体層を形成するためのフォトレジストや感光性蛍光体スラリ層などの感光性蛍光面形成層の露光には、超高圧水銀ランプなどの直管状の線状光源が用いられる。特に、ストライプ状の黒色非発光層及び３色蛍光体層の露光は、線状光源の長軸（管軸）をパネルの短軸方向（開孔列の延出方向）に整合した状態で行われる。
【０００７】
したがって、上述した方法で曲面からなるパネルの有効部内面にストライプ状の黒色非発光層及び３色蛍光体層を形成するする際、パネルの長軸（Ｘ軸）及び短軸（Ｙ軸）から離れた場所での露光では、線状光源から放出される光で形成されるイメージ（光源イメージ）がパネルの短軸方向に対して傾斜してしまい、このスリット状開孔に対応して感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンが傾斜することになる。この結果、開孔列に対応して形成された黒色非発光層及び３色蛍光体層が蛇行してしまう。
【０００８】
黒色非発光層の蛇行は、ビームランディング余裕の低下や画面の輝度ムラを招き、画面品位を劣化させる原因となる。このため、光源イメージの傾斜をパネルの有効部全面にわたって補正することが必要である。光源イメージの傾斜を補正する手段として、いくつかの手段が開発されている。
【０００９】
すなわち、線状光源とシャドウマスクとの間に光源イメージの傾斜を補正するための傾斜補正レンズを配置した露光装置が提案されている。例えば、傾斜補正レンズを単純な円筒形レンズによって構成した露光装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。また、傾斜補正レンズを、シャドウマスク側の曲面が４次多項式で規定される非球面レンズとして構成した露光装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特公平６−４０４６４号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平８−１７３４１号公報などには、
【００１２】
【特許文献３】
特開２００２−０５０２８５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ほぼ矩形状のパネルにおける有効部内面の曲率がＹ軸から短辺にかけてほぼ一定なＸ軸方向に長軸を有する円筒面であれば、光源イメージの傾斜は、偏向角が大きくなる程大きくなる。つまり、光源イメージの傾斜は、１つの象限で考えれば全面同じ方向に、かつ周辺ほど大きくなる。
【００１４】
近年では、カラー陰極線管のパネル外面の曲率半径を１０ｍ以上と実質的に平坦にした完全フラット管が普及してきている。このような完全フラット管では、パネルの有効部内面の曲率は、短軸付近よりも短辺付近を小さく設定する傾向にある。このため、パネルの短辺付近では、偏向角が大きいにもかかわらず光源イメージの傾斜は小さくなる。この結果、光源イメージの傾斜は、パネル内面におけるＹ軸と短辺との間の有効部中間領域で最も大きくなる傾向にある。
【００１５】
一方、露光装置に備えられる傾斜補正レンズは、線状光源の長軸方向に一致するＹ軸方向に沿ったレンズの肉厚差を利用して光源イメージの傾斜を補正する。このため、傾斜補正レンズのＹ軸方向に沿った曲率が光源イメージの傾斜を補正するのに大きな影響を与えている。つまり、光源イメージの傾斜の大きさとそれが発生している位置にあわせて、傾斜補正レンズのＹ軸方向曲率を適宜変化させることが重要である。
【００１６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されたような単純な円筒形レンズからなる傾斜補正レンズでは、レンズ曲面のＹ軸方向曲率がＸ軸方向に沿って一定であるため、光源イメージの傾斜をパネルの有効部全面において同一方向にしか補正することができない。このため、このような傾斜補正レンズを用いた場合であっても、有効部のいずれかの位置で必ず補正エラーが残ってしまい、有効部全面にわたって傾斜を良好に補正することが困難である。
【００１７】
また、特許文献３に開示されたような非球面レンズからなる傾斜補正レンズでは、レンズ曲面を設計する際の自由度が小さい。すなわち、傾斜補正レンズのレンズ曲面において、傾斜を補正するための補正点の数が少なく、１／４象限あたり原点を含めて９点の補正点で傾斜を補正する必要がある。このため、パネルの有効部中間領域で発生した最も大きな傾斜を補正するようにレンズ曲面を設計した場合、レンズ曲面の周辺部において極端に傾きの大きい形状となってしまう。つまり、ある１点の補正点で大きな傾斜を補正しようとした場合、その補正点が周囲の補正点よりシャドウマスク側に大きく突出するまたは光源側に大きく突出することとなり、その影響でレンズ曲面の傾きが極端に大きくなってしまう。
【００１８】
傾斜補正レンズは、一般に石英ガラスなどのガラス材を加工することによって製造されるが、このように急峻な傾きを有する形状のレンズ曲面を製造することは、製造上の限界を超えてしまい、加工が困難になるという問題がある。このため、このような傾斜補正レンズを用いた場合であっても、光源イメージの傾斜をパネルの有効部全面にわたって十分に補正することが困難となる。
【００１９】
特に最近では、画質の高品位化の要求が強まってきており、解像度を上げるために蛍光面を構成するストライプ状の蛍光体層を小さなピッチで数多く配列する傾向にある。このため、蛍光体層及びこれらの間の黒色非発光層の蛇行は、電子ビームのミスランディングを誘発するとともに、画面の輝度ムラを生じさせる原因となる。したがって、蛍光面に表示される画像の品位の劣化を招く結果となる。
【００２０】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、品位良好な画像を表示可能な蛍光面を形成できる露光装置及び蛍光面形成方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の様態による露光装置は、
ほぼ矩形状パネルの有効部内面に形成された感光性蛍光面形成層に複数のスリット状の開孔を有するシャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状のパターンを焼き付ける陰極線管用のパネルの露光装置であって、
シャドウマスクを装着したパネルを位置決めした状態で支持する支持台と、
前記支持台に支持された前記パネルの感光性蛍光面形成層を露光するための光源と、
前記光源と前記シャドウマスクとの間に配置され、前記感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの前記パネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズと、を備え、
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、前記パネルの長軸と平行な方向の軸をＸ軸、前記パネルの短軸と平行な方向の軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸との両方と直交する方向の軸をＺ軸、ａ１〜ａ１５を係数とするとき、
2005005036.tif 000003
で表される６次多項式によって規定されたことを特徴とする。
【００２２】
この発明の第２の様態による蛍光面形成方法は、
ほぼ矩形状パネルの有効部内面に感光性蛍光面形成層を形成し、
複数のスリット状の開孔を有するシャドウマスクを装着したパネルを位置決めした状態で支持し、
支持された前記パネルの感光性蛍光面形成層を露光して前記シャドウマスクの開孔列に対応するストライプ状パターンを焼き付け、
前記感光性蛍光面形成層を現像してストライプ状の蛍光体層を備えた蛍光面を形成する、蛍光面形成方法であって、
前記感光性蛍光面形成層を露光するための露光装置は、
光源と、
前記光源と前記シャドウマスクとの間に配置され、前記感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの前記パネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズと、を備え、
前記傾斜補正レンズの前記シャドウマスク側の曲面は、曲面の中心を原点、前記パネルの長軸と平行な方向の軸をＸ軸、前記パネルの短軸と平行な方向の軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸との両方と直交する方向の軸をＺ軸、ａ１〜ａ１５を係数とするとき、
2005005036.tif 000004
で表される６次多項式によって規定されたことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態に係る露光装置及び蛍光面形成方法について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１に示すように、カラー陰極線管は、ガラスによって形成された真空外囲器１１を備えている。この真空外囲器１１は、実質的に矩形状のフェースパネル３と、このフェースパネル３に一体に接合されたファンネル４とを有している。フェースパネル３は、略矩形状の有効部１と、有効部１の周縁部から管軸Ｚに沿って延出されたスカート部２を有している。有効部１の外面は、その曲率半径が１００００ｍｍ以上となるよう略平坦に形成されている。有効部１の内面は、任意の曲面で構成されている。スカート部２は、その内部における各コーナ部において内方に向かって突設されたスタッドピン１０を備えている。
【００２５】
なお、このようなカラー陰極線管においては、管軸Ｚと直交しほぼ矩形状のフェースパネル３の長辺に実質的に平行な軸を水平軸Ｘとし、管軸Ｚ及び水平軸Ｘと直交しフェースパネル３の短辺に実質的に平行な軸を垂直軸Ｙとする。フェースパネル３の長軸は実質的に水平軸Ｘに一致し、また、フェースパネル３の短軸は実質的に垂直軸Ｙに一致する。管軸Ｚは、フェースパネル３の有効部１の中心を通りフェースパネル３の主面（外面または内面）に対してほぼ直交する。
【００２６】
蛍光面５は、フェースパネル３の有効部１の内面にほぼ矩形状に形成されている。この蛍光面５は、図２に示すように、垂直軸Ｙ方向に伸びたストライプ状の黒色非発光層２０及び３色蛍光体層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂによって構成されている。黒色非発光層２０は、水平軸Ｘ方向に沿って所定ピッチで配列されている。３色蛍光体層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、この黒色非発光層２０の隙間に埋め込まれるように配置されている。
【００２７】
電子銃構体１４は、ファンネル４の径小部に相当する円筒状のネック１２の内部に配置されている。この電子銃構体１４は、水平軸Ｘ上に一列に配列された３電子ビーム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂを蛍光面５に向けて放出する。また、この電子銃構体１４は、管軸Ｚと略同軸的に配置されている。
【００２８】
色選別機能を有するシャドウマスクユニット８は、真空外囲器１１の内部において蛍光面５に対向して配置されている。このシャドウマスクユニット８は、電子銃構体１４から放出された３電子ビーム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂが通過する複数の開孔１８を有するシャドウマスク本体６と、シャドウマスク本体６の周縁部を保持する略矩形枠状のマスクフレーム７と、を備えている。このマスクフレーム７は、弾性支持体９を介してスタッドピン１０に固定され、支持されている。
【００２９】
図２に示すように、シャドウマスク本体６は、蛍光面５に対向して配置されている。開孔１８は、垂直軸Ｙに長軸を有する長方形状、長円形状などのスリット状に形成されている。これら複数の開孔１８は、シャドウマスク本体６において、ブリッジ１７を介して垂直軸Ｙ方向に沿って直線的に配列され、開孔列１９を形成している。複数の開孔列１９は、水平軸Ｘ方向に沿って並列配置されている。
【００３０】
偏向ヨーク１５は、ファンネル４の径大部からネック１２に亘る外面に沿って装着されている。この偏向ヨーク１５は、電子銃構体１４から放出された３電子ビーム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂを水平軸Ｘ方向及び垂直軸Ｙ方向に偏向する非斉一な偏向磁界を発生する。この非斉一偏向磁界は、ピンクッション型の水平偏向磁界及びバレル型の垂直偏向磁界によって形成される。
【００３１】
このようなカラー陰極線管装置においては、図２に示すように、電子銃構体１４から放出された３電子ビーム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは、シャドウマスク本体６の開孔１８付近でセルフコンバージェンスしつつ、偏向ヨーク１５から発生された偏向磁界によって偏向される。
【００３２】
これにより、３電子ビーム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは、シャドウマスクユニット８を介して蛍光面５を水平軸Ｘ方向及び垂直軸Ｙ方向に走査する。このとき、各電子ビーム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂが特定の色の蛍光体層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂにランディングすることにより、カラー画像が表示される。
【００３３】
次に、上述したカラー陰極線管において、フェースパネル３の有効部１の内面にストライプ状の黒色非発光層２０及び３色蛍光体層２１（Ｒ、Ｇ、Ｂ）からなる蛍光面５を形成するための露光装置について説明する。
【００３４】
図３に示すように、この露光装置は、フェースパネル３の有効部内面に形成された感光性蛍光面形成層に、シャドウマスク本体６のブリッジ１７を介して配列された複数のスリット状開孔１８を有する開孔列１９に対応して、ストライプ状のパターンを焼き付けるためのものである。すなわち、この露光装置は、支持台３０、光源部３２、光学系３３及び３４などを備えて構成されている。
【００３５】
支持台３０は、シャドウマスクユニット８を装着したフェースパネル３を所定位置に位置決めした状態で支持する。光源部３２は、この支持台３０に支持されたフェースパネル３の有効部内面に形成されたフォトレジストや感光性蛍光体スラリなどの感光性蛍光面形成層３１を露光するための光源３６を備えている。光学系３３は、例えば、光源部３２から支持台３０に支持されたフェースパネル３に向かって放射された光の軌道を補正するΔＳ補正レンズやγ―ΔＰ補正レンズなどからなる複数の補正レンズ３３などである。また、光学系３４は、例えば、感光性蛍光面形成層３１に対する光量分布を補正する補正フィルタ３４などである。
【００３６】
光源部３２は、図４に示すように、ランプハウス３５の内側に配置された超高圧水銀ランプなどの長管状の線状光源３６を有している。この線状光源３６は、支持台３０に支持されたフェースパネル３の短軸Ｙ方向と平行な方向に延出された長軸を有している。
【００３７】
また、この光源部３２は、ランプハウス３５の外側に傾斜補正レンズ３９を備えている。すなわち、傾斜補正レンズ３９は、光源とフェースパネル３に装着されたシャドウマスクユニット８との間に配置されており、実質的に光源３６の最も近くに配置された光学レンズである。この傾斜補正レンズ３９は、感光性蛍光面形成層３１に焼き付けられるパターン（光源イメージ）のフェースパネル３の短軸Ｙ方向に対する傾斜を補正するものである。
【００３８】
この傾斜補正レンズ３９は、石英ガラスなどのガラス材を加工することによって製造された非球面レンズである。すなわち、傾斜補正レンズ３９の少なくともシャドウマスク側の主面（光源側から入射した光の出射面）は、非球面の曲面である。また、傾斜補正レンズ３９の光源側の主面（光源側から光が入射する入射面）は、この実施の形態では平面であるが任意の曲面であっても良い。以下の説明では、傾斜補正レンズ３９におけるシャドウマスク側主面の形状について種々検討するものとし、「曲面」とは、傾斜補正レンズ３９のシャドウマスク側の曲面を意味するものとする。
【００３９】
傾斜補正レンズ３９の曲面は、曲面の中心を原点、フェースパネル３の長軸と平行な方向の軸をＸ軸、フェースパネル３の短軸と平行な方向の軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸との両方と直交する方向の軸をＺ軸、ａ１〜ａ１５を係数とするとき、
2005005036.tif 000005
で表される６次多項式によって規定される。
【００４０】
なお、傾斜補正レンズ３９の曲面を定義するのに当たり、Ｘ軸とは上述したカラー陰極線管の水平軸Ｘ及びフェースパネル３の長軸と実質的に一致し、Ｙ軸とはカラー陰極線管の垂直軸Ｙ及びフェースパネル３の短軸と実質的に一致し、Ｚ軸とはカラー陰極線管の管軸Ｚと実質的に一致し曲面に対してほぼ直交するものとする。また、曲面の中心とは、曲面とＺ軸とが交差する点であり、また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸すべてが互いに交差する点でもあり、この点を原点とする。
【００４１】
上述した多項式より低次の多項式で規定された曲面、例えば４次多項式で規定された曲面は、設計する際の自由度が小さい。すなわち、このような曲面においては、傾斜を補正するための補正点の数が少なく、図５に示すように、１／４象限（図５では第１象限を示す）あたり原点Ｐ０を含めて９点の補正点Ｐ０〜Ｐ８で傾斜を補正する必要がある。
【００４２】
例えば、フェースパネル３の有効部１における中間領域で発生した大きな傾斜を補正する場合、補正点Ｐ１、Ｐ４、Ｐ７のようなＹ軸と曲面の短辺３９Ｓとの中間領域３９Ｍに位置する補正点を主体としてレンズ曲面を設計する必要がある。しかしながら、このような中間領域３９Ｍに位置する補正点で大きな傾斜を補正しようとした場合、その補正点が周囲の補正点よりシャドウマスク側に大きく突出するまたは光源側に大きく突出することとなる。この結果、図６に示すように、レンズ曲面の周辺部において極端に傾きの大きい形状となってしまう。
【００４３】
このように急峻な傾きを有する形状のレンズ曲面を製造することは困難である。このため、４次多項式で規定された曲面を有する傾斜補正レンズを用いた場合であっても、光源イメージの傾斜をパネルの有効部全面にわたって十分に補正することが困難となる。例えば図７に示すように、フェースパネル３の有効部１の中間領域１Ｍにおいて、光源イメージ４７の傾斜が発生してしまい、結果として形成された蛍光面５については、黒色非発光層２０及び３色蛍光体層２１（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が蛇行してしまうことになる。
【００４４】
一方、上述したような６次多項式で規定された曲面は、４次多項式で規定された曲面より設計する際の自由度が高い。このような曲面においては、図８に示すように、１／４象限（図８では第１象限を示す）あたり原点Ｐ０を含めて１６点の補正点Ｐ０〜Ｐ１５で傾斜を補正することが可能である。
【００４５】
例えば、フェースパネル３の有効部１における中間領域で発生した大きな傾斜を補正する場合、補正点Ｐ１及びＰ２、Ｐ５及びＰ６、Ｐ９及びＰ１０、Ｐ１３及びＰ１４のようなＹ軸と曲面の短辺３９Ｓとの中間領域３９Ｍに位置する補正点を主体としてレンズ曲面を設計することが可能となる。
【００４６】
このような中間領域３９Ｍに位置する複数の補正点で傾斜を補正しようとした場合、ある１つの補正点のみが周囲の補正点よりシャドウマスク側に大きく突出するまたは光源側に大きく突出することはない。すなわち、係数ａ１〜ａ１５を適宜設定することにより、各補正点の座標値及びＺ値（原点Ｐ０を基準としたＺ軸方向高さ）を自由に設定することができる。このため、各補正点の間隔も自由に設定することができる。したがって、ある１つの補正点による補正を周囲の周囲の補正点で補償することができ、この結果、図９に示すように、滑らかな曲面として形成することが可能である。このような滑らかな曲面を製造することに困難性は少なく、製造コストを低減できしかも製造歩留まりを向上することができる。
【００４７】
つまり、この実施の形態によれば、補正点を増やすことができ、曲面を設計する際の自由度を向上することができる。このため、有効部１における局所的な傾斜の補正に対して確実に対応することができるとともに他の周辺領域に与える影響を最小限に抑えることができる。したがって、曲面上の必要な箇所を中心とした局所的な補正が可能となり、その周辺にわたって補正不要な箇所まで曲面に影響を及ぼすことがない。
【００４８】
このため、このような６次多項式で規定された曲面を有する傾斜補正レンズ３９を用いた場合、光源イメージの傾斜をフェースパネル３の有効部全面で最適に補正することができる。例えば図１０に示すように、フェースパネル３の有効部１において、その長辺１Ｌ及び短辺１Ｓ周辺や最も補正が必要な中間領域１Ｍについても光源イメージ４７の傾斜が補正され、Ｙ軸とほぼ平行な光源イメージ４７を露光することができる。したがって、結果として形成された蛍光面５については、黒色非発光層２０及び３色蛍光体層２１（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の蛇行が抑制され、Ｙ軸にほぼ平行なストライプ形状を形成することができる。
【００４９】
上述したように、曲面を設計する際に、より高次の多項式によって曲面を規定することで自由度を向上することができ、多くの補正点で傾斜を補正することが可能となる。しかしながら、６次を超える高次多項式で規定された曲面、例えば８次多項式で規定された曲面は、１／４象限あたり原点Ｐ０を含めて２５点の補正点を有することになる。このように多くの補正点を有する曲面は、設計が複雑となり、効率が悪い。また、限られた領域の中でこれだけ多くの補正点を最適に設定しようとした場合に、１つの補正点でエラーが生じた場合（最適なＺ値より外れてしまった場合）、隣接する補正点までの間隔が小さいため、エラーを生じた補正点の周辺に大きな影響を及ぼすこととなる。
【００５０】
したがって、設計効率を向上でき、しかも、局所的な傾斜補正に対応できる６次の多項式で曲面を規定することが最も望ましい。
【００５１】
なお、上述した６次多項式の係数ａ１〜ａ１５を適宜設定することにより、傾斜補正レンズ３９の曲面は、Ｘ軸とＺ軸を含む平面（Ｘ−Ｚ）平面との交線が直線またはシャドウマスク側に凸形状である曲線として形成されることが望ましい。このような曲面に形成することにより、光源３６からフェースパネル３の内面に到達する光の量が全体的又は局部的に減少するのを防止することができる。
【００５２】
また、係数ａ１〜ａ１５を適宜設定することにより、Ｙ軸とＺ軸を含む（Ｙ−Ｚ）平面との交線の平均曲率半径がＹ軸上とＸ軸方向有効部端（すなわち曲面の短辺）３９Ｓとの間で極大値または極小値をとるように形成されることが望ましい。このような曲面に形成することにより、フェースパネルの有効部中間領域での補正を最も大きくすることができるため、光源イメージの傾斜が最も大きい領域がフェースパネルの有効部中間領域にあった場合でも、フェースパネルの有効部全面で最適に補正することができる。
【００５３】
さらに、係数ａ１〜ａ１５を適宜設定することにより、Ｙ軸方向有効部端（すなわち曲面の長辺）３９Ｌ上において、Ｙ軸とＺ軸を含む（Ｙ−Ｚ）平面との交線の曲率半径がＹ軸上とＸ軸方向有効部端３９Ｓとの間で極大値または極小値をとるように形成されることが望ましい。このような曲面に形成することにより、フェースパネルの有効部長辺中間領域での補正を最も大きくすることができるため、光源イメージの傾斜が最も大きい領域がフェースパネルの有効部長辺中間領域にあった場合でも、フェースパネルの有効部全面で最適に補正することができる。
【００５４】
次に、上述したような露光装置を用いて蛍光面５を形成する蛍光面形成方法について説明する。すなわち、ストライプ状の蛍光体層などを備えた蛍光面５は、シャドウマスクユニット８を光学マスクとする写真印刷法により形成される。
【００５５】
まず、図１１の（ａ）に示すように、フェースパネル３の有効部１における内面に感光性樹脂材料を塗布した後に乾燥してフォトレジスト（感光性蛍光面形成層）４１を形成する。そして、フェースパネル３の内面にフォトレジスト４１に対向するように複数のスリット状の開孔１８を有するシャドウマスクユニット８を装着する。そして、フェースパネル３を露光装置の支持台３０の所定位置に位置決めした状態で支持する。このとき、フェースパネル３は、その短軸と光源３６の長軸とが平行となるように位置決めされる。
【００５６】
そして、光源３６を点灯してフォトレジスト４１を露光する。すなわち、光源３６から放射された光は、傾斜補正レンズ３９によって光源イメージの傾斜が補正された状態で、光学系３３及び３４により所定の光学特性が付与され、シャドウマスクユニット８を介してフォトレジスト４１に導かれる。これにより、フォトレジスト４１にシャドウマスクユニット８の複数の開孔１８からなる開孔列１９に対応する所定パターンを焼き付ける。
【００５７】
続いて、図１１の（ｂ）に示すように、所定パターンの焼き付けられたフォトレジスト４１を現像して、シャドウマスクユニット８の開孔列１９に対応するストライプ状のレジスト４２を形成する。続いて、図１１の（ｃ）に示すように、レジスト４２の形成された有効部１の内面に黒色非発光塗料を塗布した後に乾燥して黒色非発光塗料層４３を形成する。続いて、図１１の（ｄ）に示すように、レジスト４２上に塗布形成された黒色非発光塗料層４３をレジスト４２とともに剥離除去して、ストライプ状の黒色非発光層２０を形成する。
【００５８】
続いて、図１２の（ａ）に示すように、黒色非発光層２０の形成された有効部１内面に感光性樹脂材料及び蛍光体を主成分とする感光性蛍光体スラリを塗布した後に乾燥して感光性蛍光体スラリ層（感光性蛍光面形成層）４５を形成する。そして、フェースパネル３の内面に感光性蛍光体スラリ層４５に対向するように上述したシャドウマスクユニット８を装着する。そして、フェースパネル３を露光装置の支持台３０の所定位置に位置決めした状態で支持する。このときも、先に説明した通り、フェースパネル３は、その短軸と光源３６の長軸とが平行となるように位置決めされる。
【００５９】
そして、同様に光源３６を点灯してフォトレジスト４１を露光する。これにより、感光性蛍光体スラリ層４５にシャドウマスクユニット８の複数の開孔１８からなる開孔列１９に対応する所定パターンを焼き付ける。
【００６０】
続いて、図１２の（ｂ）に示すように、所定パターンの焼き付けられた感光性蛍光体スラリ層４５を現像して、黒色非発光層２０の所定の隙間に任意の１色のストライプ状蛍光体層、たとえば緑蛍光体層２１Ｇを形成する。続いて、緑蛍光体層２１Ｇの形成方法を順次青蛍光体および赤蛍光体について繰り返し、図１２の（ｃ）に示すように、黒色非発光層２０の所定の隙間にそれぞれ青蛍光体層２１Ｂ、及び、赤蛍光体層２１Ｒを形成する。
【００６１】
以上のようにして製造された蛍光面５は、黒色非発光層２０や３色蛍光体層２１（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の蛇行が抑制され、ほぼ直線的なストライプ状に形成することができた。このため、３色蛍光体層を狭ピッチで形成した場合であっても、電子ビームのミスランディングを防止することができ、画面の輝度を均一化することができる。したがって、蛍光面５に品位良好な画像を表示することが可能となる。
【００６２】
次に、一実施例について説明する。
【００６３】
ここでは、画面サイズが対角１３インチのカラー陰極線管において、４次多項式で規定された曲面からなる傾斜補正レンズを備えた露光装置と、６次多項式で規定された曲面からなる傾斜補正レンズを備えた露光装置とで蛍光面５での光源イメージの傾斜補正量を比較した。
【００６４】
図１３にその比較結果を示す。図１３では、フェースパネル上の座標位置での、各傾斜補正レンズによる傾斜補正量を示しており、傾斜補正量は、光源イメージの傾斜を角度で表わしたものである。
【００６５】
図１３に示すように、４次多項式で規定された曲面からなる傾斜補正レンズでは、フェースパネル３の有効部周辺に向かうにしたがって補正量が大きくなり、製造上の限界から、フェースパネル３の有効部中間領域での補正量を最も大きくすることができない。
【００６６】
これに対して、６次多項式で規定された曲面からなる傾斜補正レンズでは、設計する際の自由度が高いため、フェースパネル３の有効部中間領域での補正量を最も大きくすることができる。したがって、このような実施例においては、フェースパネル３の内面に投影された光源イメージの傾斜を有効部１の全面にわたって補正することが可能となる。
【００６７】
以上説明したように、上述したカラー陰極線管用のフェースパネルの露光装置及び蛍光面形成方法によれば、感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンのフェースパネルの短軸に対する傾斜を補正する傾斜補正レンズにおいて、光源側から入射した光の出射面は、上述した６次多項式によって規定された曲面によって形成されている。これにより、フェースパネルの短軸方向に対する光源イメージの傾斜をフェースパネル有効部全面にわたって補正し、スリット状開孔に対応して感光性蛍光面形成層に焼き付けられるパターンの傾斜を防止し、形成されるストライプ状の黒色非発光層や３色蛍光体層の蛇行を効果的に抑制することが可能となり、滑らかなストライプからなる蛍光面を形成することができる。
【００６８】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、品位良好な画像を表示可能な蛍光面を形成できる露光装置及び蛍光面形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に適用可能なカラー陰極線管の構造を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示したカラー陰極線管において、蛍光面を構成する黒色非発光層及び３色蛍光体層とシャドウマスク本体の開孔との位置関係、及び、電子銃構体から放出された電子ビームの軌道を説明するための図である。
【図３】図３は、この発明の一実施の形態に係る蛍光面形成用の露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図４】図４は、図１に示した露光装置の光源部の構成及び傾斜補正レンズの曲面を概略的に示す図である。
【図５】図５は、４次多項式で規定された曲面の補正可能な補正点の一例を示す図である。
【図６】図６は、４次多項式で規定された曲面の一例を示す図である。
【図７】図７は、図６に示した曲面を有する傾斜補正レンズを用いた場合の傾斜補正結果の一例を示す図である。
【図８】図８は、６次多項式で規定された曲面の補正可能な補正点の一例を示す図である。
【図９】図９は、６次多項式で規定された曲面の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示した曲面を有する傾斜補正レンズを用いた場合の傾斜補正結果の一例を示す図である。
【図１１】図１１の（ａ）乃至（ｄ）は、蛍光面を形成するための主要工程を説明するための図である。
【図１２】図１２の（ａ）乃至（ｃ）は、蛍光面を形成するための主要工程を説明するための図である。
【図１３】図１３は、光源イメージの傾斜補正量の比較結果を示す図である。
【符号の説明】
１・・・有効部、３・・・フェースパネル、８・・・シャドウマスクユニット、１８・・・開孔、１９・・・開孔列、３０・・・支持台、３１・・・感光性蛍光面形成層、３２・・・光源部、３６・・・光源、３９・・・傾斜補正レンズ、４７・・・光源イメージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005005036.tif 000016
【図１０】
2005005036.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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