(57)【要約】本発明は、エレクトロルミネセンス材料から成るストライプ構造体を有するスクリーン（６）をカラー表示管（１）の表示窓（３）の上に製造する方法に関するものである。今日のカラー表示管（１）では、このスクリーン（６）は、表示窓（３）に被着されている感光材料を露光する光化学処理を用いて製造される。一般に、この光化学処理に用いられる露光装置は２つのレンズ、すなわち、細長状光源（２２）の画像の回転を補正する第１レンズ（２８）と、表示窓（３）上の光のランディング位置が、動作中のカラー表示管（１）内の電子ビーム（７）、（８）及び（９）のランディング位置を表わすように配慮する第２レンズ（２７）とを有する。不幸にも、従来技術の装置は、線増大係数がスクリーン（６）全体に亙って一定でないという欠点を有する。その結果として、露光処理中の光量の変化によって、スクリーン（６）上のライン幅の分布を変化させ、従って、輝度分布を変化させる。本発明は、第３レンズ素子（３５）を露光装置に導入することによって、上述した問題の解決策を提供する。この第３レンズ素子（３５）は、従来技術の装置の４象限の対称性を壊し、スクリーン（６）上の細長状光源（２２）の画像を、線増大係数がスクリーン（６）全体に亙って一定となるように意図的に制御して回転させることができる。好適な実施例では、第１レンズ（２８）及び第３レンズ（３５）は一体化されて１つのレンズ（３６）を形成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロルミネセンス材料から成るストライプ構造体を有するスクリーンをカラー表示管の表示窓上に製造するスクリーンの製造方法であって、このスクリーンの製造方法が、細長状光源によって放出され且つレンズ系及びシャドーマスクを通過した光で前記表示窓上の感光材料を露光させる工程を有し、前記シャドーマスクが前記表示窓から懸垂され、前記レンズ系が前記細長状光源と前記シャドーマスクとの間に配置され、前記スクリーン上に前記細長状光源の画像を形成させる前記レンズ系が、前記細長状光源の画像の回転をほぼ補正する第１素子と、ランディング位置をほぼ決定する第２素子とを有するスクリーンの製造方法において、前記レンズ系が更に、前記スクリーン全体に亙って前記細長状光源の画像の回転を調整する手段が設けられている第３素子を有することを特徴とするスクリーンの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリーンの製造方法において、前記第３素子が、４象限の対称性を破るレンズを有することを特徴とするスクリーンの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のスクリーンの製造方法において、前記第１素子と前記第３素子とが組み合わされて、一体化された素子を形成することを特徴とするスクリーンの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のスクリーンの製造方法において、前記一体化された素子が、前記第１素子及び前記第３素子の双方を具える第１側を有することを特徴とするスクリーンの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法を用いて製造されたスクリーンが設けられているカラー表示管。
【請求項６】
請求項５に記載のカラー表示管において、前記スクリーンの中心を通り、前記ストライプ構造体に平行に延在するスクリーン領域内で前記ストライプ構造体がジグザグに延在していることを特徴とするカラー表示管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネセンス材料から成るストライプ構造体を有するスクリーンをカラー表示管の表示窓上に製造するスクリーンの製造方法であって、このスクリーンの製造方法が、細長状光源によって放出され且つレンズ系及びシャドーマスクを通過した光で前記表示窓上の感光材料を露光させる工程を有し、前記シャドーマスクが前記表示窓から懸垂され、前記レンズ系が前記細長状光源と前記シャドーマスクとの間に配置され、前記スクリーン上に前記細長状光源の画像を形成させる前記レンズ系が、前記細長状光源の画像の回転をほぼ補正する第１素子と、ランディング位置をほぼ決定する第２素子とを有するスクリーンの製造方法に関するものである。
本発明は、この製造方法を用いて製造されたスクリーンが設けられているカラー表示管にも関するものである。
【０００２】
上述したカラー表示管用のスクリーンの製造方法は米国特許第４２２６５１３号明細書に開示されている。この明細書には、カラー表示管の表示窓上にストライプ構造体を製造する露光装置が記載されている。この方法は、細長状光源と２つのいわゆる補正レンズとを用いる。光源に最も近い第１レンズは細長状光源の画像の回転を防ぎ、第２レンズはランディング点を配慮する。
【０００３】
ストライプ構造体に発光材料が被着されているカラー表示管では、これらストライプはスクリーンのエッジ近くでジグザグになる傾向がある。このジグザグ形状は、細長状光源を表示窓に映すやり方に原因がある。一般に、マスク及び表示窓の双方又はいずれか一方が完全には平坦ではないので、細長状光源の縦軸線と、シャドーマスクのスリット状の孔を通る軸線とは平行ではなく、これによって、スクリーン上で細長状光源の画像が回転するようになる。露光装置内の第１の補正レンズはこの回転を防止する。本質的に、これら補正レンズはスクリーンに沿って長軸線及び短軸線に対して対称である。
【０００４】
第２の補正レンズは、露光処理中、細長状光源によって放出された光を、カラー表示管の動作中の電子ビームと同じ位置におけるスクリーンに確実に衝突させるように作用する。
【０００５】
露光処理の他の重要なパラメータは、線増大係数（ｌｉｎｅ−ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ）である。このパラメータは、光源からの線量が増大されたときのスクリーン上のライン幅の増大を表わす。従来技術の露光処理は、この線増大係数がスクリーン上のすべての位置に対して一定ではないという欠点を有する。細長状光源からの線量を変化させることによる露光処理中の調整のため、又は、製造工程中の公差のため、スクリーン全体に亙るライン幅の分布は悪影響を及ぼされる。このことは輝度分布を劣化させ、カラー表示管の前面のスクリーン性能を悪化させることになる。
【０００６】
本発明の目的は、スクリーン全体に一定の線増大係数を与えるスクリーンの製造方法を提供することによって従来技術の方法の欠点を解決することにある。
【０００７】
本発明によれば、この目的は、レンズ系が更に、細長状光源の画像の回転をスクリーン全体に亙って調整する手段が設けられている第３素子を有することを特徴とする製造方法によって達成される。
【０００８】
本発明は、スクリーン上の各位置に対して細長状光源の画像の回転（ランプ回転とも称する）を故意に導入することによってスクリーン上の線増大係数を調整しうるという認識に基づいている。細長状光源の画像を故意に回転することによって、微視的光分布が変化するために、スクリーン上の蛍光体のライン幅は影響を受ける。微視的光分布は、細長状光源によって、シャドーマスク内の孔を通ってスクリーン上へ映し出された光スポットの形状をしている。特に、この形状が線増大係数の要因である。
他の例では、第３素子は、４象限の対称性を破るレンズを有する。
【０００９】
従来技術の方法では、第１素子は細長状光源の回転を補正する。装置の対称性のため、中心を通る縦線（北−南軸線）では回転がない。更に、４象限での回転は鏡面対称である。本発明によれば、スクリーン上のすべての位置に対して、すなわち北−南軸線上の位置に対しても、ランプ回転を調整可能とすべきである。従って、スクリーン上のランプ回転の分布は４象限において対称性を失う。このことを達成するため、第３素子は、鏡面対称性を破るレンズを有する必要がある。
好適例では、第１素子と第３素子とは組み合わされて、一体化された素子を形成する。
【００１０】
第１及び第３素子が一体化されていれば、素子の個数は変わらないこと明らかである。このことは、第１及び第３素子の双方が同一レンズの一部分であるので、露光装置内に追加の手段を講じることを必要としないで本発明の実施を可能にするという利点を有する。‘従来技術’の素子を本発明による素子に取り替えるだけのことである。従って、第１及び第３素子を一体化することは費用上極めて有効である。
【００１１】
更なる他の例では、一体化された素子は、第１素子及び第３素子の双方を具える第１側を有する。このことは、この光学素子を、従来技術によって第１素子を製造するのと同じ製造方法を用いて製造できるという利点を有する。
【００１２】
本発明は、前述した方法を用いて製造されたスクリーンが設けられているカラー表示管にも関するものであって、更に詳しくは、スクリーンの中心を通り、ストライプ構造体に平行に延在しているスクリーン領域内にジグザグに延在しているストライプ構造体が設けられているカラー表示管にも関するものである。
【００１３】
従来技術のカラー表示管では、北−南軸線を囲む領域内のストライプ構造体はいかなるランプ回転も呈しない。従って、この領域内のストライプ構造体にジグザグ形状が存在するということは、本発明による方法を用いていることを明らかに示している。
【００１４】
本発明の上述した観点及びその他の観点は、本発明を限定するものではない図面及び以下の実施例に関する説明から明らかとなるであろう。
図１に示すカラー表示管１は、表示窓３を有する排気されたガラスエンベロープ２と、ファンネル状の部分４と、ネック５とを具えている。表示窓３の内側には、互いに異なる色（例えば赤、緑及び青）で発光する蛍光体のパターン例えばラインを有するスクリーン６を配置させることができる。蛍光体のパターンは、電子銃１０によって発生される３つの電子ビーム７、８及び９によって励起される。電子ビーム７、８及び９は、スクリーンに向かう途中で、偏向ユニット１１によって、電子ビーム７、８及び９がスクリーン６を体系的に走査するように偏向される。電子はスクリーン６に衝突する前にカラー選択電極１２を通過する。このカラー選択電極は表示窓３から懸垂され、シャドーマスク１３を有する。電子が適切な色の蛍光体のみに衝突するようにシャドーマスク１３は電子ビームと交差する。シャドーマスク１３を、細長状の孔又はワイヤーマスクを有するマスクとすることができる。
【００１５】
一般に、スクリーン６は写真露光処理によって製造される。殆どの今日のカラー表示管１では、スクリーン６は黒色マトリクス構造体を有し、この黒色マトリクス構造体によって自由にされた孔にはエレクトロルミネセンス材料が被着されている。カラー表示管に黒色マトリクス構造体を用いないことも可能である。
【００１６】
黒色マトリクスは、表示窓３の内側に堆積されている感光材料を露光することによって製造される。黒色マトリクス層が被着された後、黒色マトリクス構造体によって自由にされた表示窓３の領域に蛍光体を被着するために他の感光処理が３色に対する３回の順次の製造工程で用いられる。
【００１７】
図２に示すように、ライトハウス２０は、表示窓３の内側の感光材料を露光する標準的な露光装置である。ハウジング２１の底部では、細長状光源２２が配置されている。ライトハウス２０には、孔２５及び２６を有する２つの支持体２３及び２４が設けられ、これら支持体２３及び２４は２つのレンズ２７及び２８を支持する。細長状光源２２からの光は、感光材料を露光するために、これらレンズ２７及び２８を通過し、ライトハウス２０の上部の孔２９に進行し、シャドーマスク１３を通って、表示窓３の内側に向かう。
【００１８】
カラー表示管１を露光する従来技術による２つのレンズの機能は互いに異なっている。細長状光源２２から光が伝わる方向に見える第１レンズ２８はスクリーン上の細長状光源２２の画像の回転をほぼ補正するように作用する。例示として、図３Ａ及び３Ｂは、第１レンズ２８がない場合及びある場合の表示窓３内のスクリーン６をそれぞれ示す。ストライプスクリーン構造体を有する今日のカラー表示管１では、スクリーンのストライプは縦方向すなわち、図３Ａ及び３Ｂに示すｙ方向に置かれている。細長状のランプも縦方向に置かれ、露光処理中、細長状のランプをこの方向に傾けて、シャドーマスクのタイバーがスクリーン６上に映されないようにすることができる。図３Ａは、細長状光源２２の画像３２がスクリーン６の特に隅部で回転していることを明らかに示している。このランプ回転は、回転角度φによって表わされる。このような回転によって、スクリーン６の東（Ｅ）及び西（Ｗ）領域内でマトリクス及び蛍光体ラインはジグザグパターンとなる。装置全体の対称性によって、細長状光源２２の画像３２はスクリーンの軸線すなわちＮ−Ｓ線３０及びＥ−Ｗ線３１の周りでは回転しない。スクリーン上の回転パターンは、横軸線及び縦軸線の双方に対して鏡面対称、すなわち、４象限で対称である。
【００１９】
第２レンズ２７は、光スポットのランディングをスクリーン６上の適切な位置にほぼ調整するように作用する。カラー表示管１の動作中、電子銃１０によって発生された電子ビーム７、８及び９は、電子銃１０及び偏向ユニット１１によって決定された軌道をたどる。電子ビーム７、８及び９はシャドーマスク１３を通過し、対応の蛍光体に衝突する。良好なランディング性能すなわち良好な色純度を有するカラー表示管１を得るために、製造工程中、スクリーン６を露光するのに用いられる光を、動作中の電子と同じ位置におけるスクリーンに衝突させる必要がある。このことを達成するために、第２レンズ２７が必要とされる。
【００２０】
実際には、レンズ２７とレンズ２８との間には多少の相互作用が存在するので、レンズ２７は細長状光源２２の画像の回転に影響を及ぼし、レンズ２８はランディングにわずかな影響を及ぼすことになる。そのため、レンズ２７及び２８の双方を、独立なものとして設計する必要がある。
【００２１】
露光処理で主に重要な他の量は線増大係数である。
細長状光源２２はスクリーン６上に映し出される。この画像の形状は微視的光分布と称される。この微視的光分布は主に３つの関数、すなわち、シャドーマスク１３の後方での細長状光源２２の回折パターンと、細長状光源２２のプロファイルと、傾けられた細長状光源２２の画像のｘ成分とによって決定される。数学的には、微視的光分布はこれら３つの関数のたたみこみである。
【００２２】
細長状光源２２のプロファイルを変化させることによって露光処理を調整することができる。この変化は、強度を変化させることによって、又は、強度に亙る時間積分である線量を変化させることによって行なうことができる。この露光処理に用いられる感光材料の化学特性は線増大係数を決定する。線増大係数は、光量が変化するとき、黒色マトリクスの孔のライン幅又は蛍光体パターンのライン幅が変化する範囲を決定する。この線増大係数は、例えば、百分率の光線量の増大当たりのμｍのライン幅の増大を示すμｍ／％で表わすことができる。
【００２３】
不幸にも、従来技術の露光処理では、線増大係数はスクリーン上のすべての位置に対して一定ではない。このことは従来技術の重大な欠点である。その理由は、例えば、高輝度が所望されるため、製造工程中、スクリーン上のライン幅を増大させることが必要となると、光線量の増大によって、スクリーンに亙ってライン幅の不均衡な増大を生ぜしめるためである。言い換えれば、輝度は増大するが、スクリーンに亙る輝度分布が不所望に変化する。露光処理中の公差によっても、光線量の変化は、輝度レベルを変化させるだけでなく、輝度分布をも変化させるおそれがある。
【００２４】
本発明は、この問題に対する解決策と、線増大係数がスクリーン全体に亙って一定となる露光処理を用いるスクリーンの製造方法とを提供する。細長状光源２２の画像の回転は微視的光分布のプロファイルのｘ成分に影響を及ぼすと認識されている。従って、細長状光源の画像を故意に且つ適切に回転することによって線増大係数をスクリーン６全体に亙って一定とさせることができる。このことは、ライトハウス２０内のレンズ系に第３素子を追加することによって達成しうる。このことを図４に表わす。図４では、孔３４の空いた追加の支持体３３に第３素子のレンズ３５が設けられている。線増大係数をスクリーン６全体に亙って調整可能とする必要があるので、２つの軸線（Ｎ−Ｓ及びＥ−Ｗ軸線）の周りでも細長状光源２２の画像を回転しうるようにしなければならないこと明らかである。従って、レンズ３５は従来技術の装置の４象限の対称性を壊し、レンズ３５はもはや対称ではない。このようなレンズ３５の好適な実施例によれば、このレンズは第１素子のレンズ２８に組み込まれていて、第１及び第３素子が一体化されて、１つの組み合わされた素子を形成している。この実施例を図５に示す。図５では、レンズ３６は、レンズ２８及び３５の組み合わせと同じレンズ作用を有するように設計されている。このような第１及び第３レンズ２８及び３５の組み合わせは、本発明が適用されてもライトハウス２０はいかなる変更をも必要とせず、レンズ自体の製造工程をも変更させる必要がないという利点を有する。勿論、第３素子のレンズ系への導入は、レンズ２７とレンズ３６との間のクロストークのため、第２素子の再設計を必要とする。レンズ系を、独立なものとして最適化させる必要がある。
【００２５】
図６は、本発明が露光装置に適用された場合に細長状光源２２の画像の回転がどのように見えるかを示す一例である。スクリーン全体に亙って一定な線増大係数の条件は、細長状光源の画像すべてが同じ量の回転を有することを意味しないことに留意すべきである。この回転はシャドーマスク１３及びスクリーン６の曲率にも依存する。
本発明を限定するものではない一例では、ランプ回転によって線増大係数は実際に増大されることを明らかにしている。
【００２６】
種々のランプ回転に対する線増大係数を、リアルフラット外側表示窓面を有する３２インチ（１インチは２５．４ｍｍ）のワイドスクリーン管（３２″ＷＳＲＦ）の隅部に対して計算した。この計算の場合、シャドーマスク１３内のスリット状の孔の幾何学的形状及びスクリーン６上の黒色マトリクスパターンの幾何学的形状は重要である。これらパラメータを表１に示す。
【表１】
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【００２７】
マトリクス窓幅（ＭＷＷ）は、２つの隣接したマトリクスライン間のライン幅であり、すなわち、この領域では、蛍光体ラインが被着されている。ＭＷＷは処理パラメータであり、すなわち、孔の寸法とマスクピッチとが与えられるとＭＷＷは露光処理によって決定される。図７Ａ〜７Ｆに、０°〜５°の範囲の種々のランプ回転φに対する微視的光分布を示す。これら図では、以下の曲線すなわち、細長状光源の回折パターン４０と、ランプ回転がない場合の細長状光源のプロファイル４１及びランプ回転がある場合の細長状光源のプロファイル４２と、微視的光分布４３と、２つの縦線４４とを区別することができる。これら縦線間にマトリクス窓幅がある。結果として、φ＝０°である図７Ａでは、曲線４１及び４２は一致する。これら図は、ランプ回転を増大させることによって細長状光源のプロファイル４２が広がり、従って、微視的光分布４３も広がることを示す。
【００２８】
線増大係数を微視的光分布から得ることができる。黒色マトリクス構造体を露光する感光材料の処理レベルが、図７Ａ〜Ｆで“強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）”軸沿いの１によって表わす任意のレベルに固定されていると仮定する。この場合、１５０μｍのＭＷＷを得るために、微視的光分布を、これが強度レベル１で縦線４４と交差するように増大させる必要がある。微視的光分布が縦線４４と交差する微視的光分布の逆傾斜は線増大係数を表わす。微視的光分布の強度を１％だけ増大させることによって、ＭＷＷは、処理レベルが固定されているので所定のマイクロ数だけ増大する。このことは、線増大係数の定義のとおりである。
【００２９】
ランプ回転を関数とする線増大係数の結果を図８に示す。図７Ａ〜Ｆに対応する値を表２に示す。
【表２】
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【００３０】
表２は、ランプ回転を０°から５°まで増大させることによって、線増大係数を１．４７から２．５２まで増大させ、７１％だけ（φ＝０°に対して）相対的に増大させることを示している。カラー表示管１の設計において、このことは、スクリーン６全体に亙って線増大係数が均等になるように、或いは少なくともほぼ均等になるように露光装置用レンズ３５又は３６を設計しうるようにするので、特性特に輝度分布が、露光処理中に用いられる光量の変化に影響されないようになり、カラー表示管１の特性は改善される。
【００３１】
要約すると、本発明は、エレクトロルミネセンス材料から成るストライプ構造体を有するスクリーン６をカラー表示管１の表示窓３の上に製造する方法に関するものである。今日のカラー表示管１では、このスクリーン６は、表示窓３に被着されている感光材料を露光する光化学処理を用いて製造される。一般に、この光化学処理に用いられる露光装置は２つのレンズ、すなわち、細長状光源２２の画像の回転を補正する第１レンズ２８と、表示窓３上の光のランディング位置が、動作中のカラー表示管１内の電子ビーム７、８及び９のランディング位置を表わすように配慮する第２レンズ２７とを有する。不幸にも、従来技術の装置は、線増大係数がスクリーン６全体に亙って一定でないという欠点を有する。その結果として、露光処理中の光量の変化によって、スクリーン６上のライン幅の分布を変化させ、従って、輝度分布を変化させる。本発明は、この問題の解決策を、第３レンズ素子３５を露光装置に導入することによって提供する。この第３レンズ素子３５は、従来技術の装置の４象限の対称性を壊し、スクリーン６上の細長状光源２２の画像を、線増大係数がスクリーン６全体に亙って一定となるように意図的に制御して回転させることができる。好適な実施例では、第１レンズ２８及び第３レンズ３５は一体化されて１つのレンズ３６を形成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】カラー表示管の断面図である。
【図２】従来技術のライトハウスの線図的縦断面図である。
【図３Ａ】回転補正レンズを用いない場合のスクリーン上の細長状光源の画像を示す。
【図３Ｂ】回転補正レンズを用いた場合のスクリーン上の細長状光源の画像を示す。
【図４】別個の第３素子を有する本発明によるライトハウスの線図的縦断面図である。
【図５】第１素子と一体化された第３素子を有する本発明によるライトハウスの線図的縦断面図である。
【図６】スクリーン全体に亙って一定な線増大係数を有する本発明による細長状光源の画像の一例である。
【図７Ａ】ランプ回転φ＝０°に対して計算された微視的光分布である。
【図７Ｂ】ランプ回転φ＝１°に対して計算された微視的光分布である。
【図７Ｃ】ランプ回転φ＝２°に対して計算された微視的光分布である。
【図７Ｄ】ランプ回転φ＝３°に対して計算された微視的光分布である。
【図７Ｅ】ランプ回転φ＝４°に対して計算された微視的光分布である。
【図７Ｆ】ランプ回転φ＝５°に対して計算された微視的光分布である。
【図８】ランプ回転を関数とした線増大係数である。
【国際公開パンフレット】
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2004513476.tif 000006
2004513476.tif 000007
2004513476.tif 000008
2004513476.tif 000009
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2004513476.tif 000023
2004513476.tif 000024
2004513476.tif 000025
【国際調査報告】
2004513476.tif 000026
2004513476.tif 000027