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JP2553378B2 - カラー画像受像管スクリーンの製造方法 - Google Patents
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JP2553378B2 - カラー画像受像管スクリーンの製造方法 - Google Patents

カラー画像受像管スクリーンの製造方法

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JP2553378B2
JP2553378B2 JP63123742A JP12374288A JP2553378B2 JP 2553378 B2 JP2553378 B2 JP 2553378B2 JP 63123742 A JP63123742 A JP 63123742A JP 12374288 A JP12374288 A JP 12374288A JP 2553378 B2 JP2553378 B2 JP 2553378B2
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Formation Of Various Coating Films On Cathode Ray Tubes And Lamps (AREA)
  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カラー画像受像管スクリーン、特にデータ
グラッフィクディスプレイ(DGD)カラー受像管に使用
される高精度スクリーンに関する。
通常のカラーテレビディスプレイ受像管スクリーンと
DGD管用の高精度スクリーンとの相違は、通常のカラー
テレビスクリーンが異なった色を発生させる3種類の蛍
光体の縞からなるのに対し、DGD管用のスクリーンは通
常は黒色光吸収マトリックスに開けられた孔の中に形成
された蛍光体からなる点である。どちらのタイプの管の
スクリーンを製造する場合にも、フェースプレートパネ
ルの内側表面に塗布されたフォトレジスト材料に、その
フェースプレートパネルに対してレンズによって投影さ
れる点光源からの光が照射される。そのレンズは、フォ
トレジストに入射する光の角度がスクリーン上のその点
に向かう電子ビームの軌線に一致するように設計されて
いる。カラーテレビジョンスクリーンの製造には、連続
レンズが使用される。一方、高精度DGD管スクリーンの
製造には、互いに少し異なった傾きを持ち複数の歪曲収
差補正された隣接するファセットからなるセグメントレ
ンズがしばしば使用される。
英国特許明細書第1,473,388号には、複数の傾いたフ
ァセットを有しかつ隣り合ったファセットの間の接続部
が不連続表面であるセグメントレンズを通過させた光源
からの光を、基板上の感光材料に照射させてカラーテレ
ビ受像管をスクリーンする方法が示されている。セグメ
ントレンズの不連続表面での光散乱により発生する望ま
しくない画像パターンの発生を避けるために、これらの
不連続表面をマスクし、フェースプレート上の感光材料
の露光中その不連続部の直交する2方向に対して45°を
成す一方向軸にそのマスクされたレンズを往復運動(ウ
ォブル)させている。その典型的な移動量は対角線上に
隣り合った2個のレンズエレメントの中心間の距離に等
しい。この様な技術の欠点は、全てのファセットの傾き
が同一でない限り、フェースプレートに塗布された物質
に照射されるエネルギの分布が等しくならないことであ
る。そのためエネルギ分布が不均一となる結果、ファセ
ット像が互いに分離されている部所又は部分的に互いに
重なっている部所に明と暗の狭い線が散在する光領域が
生じてしまう。
本発明の目的は、点光源からの光をフェースプレート
パネルに塗布されたフォトレジスト層に露光する時にフ
ェースプレートパネルの領域上でエネルギ分布を均一に
させることにある。
本発明は、点光源で発生し、異なった角度に傾けた少
なくとも2つのファセットを有するファセットのアレイ
を有しているセグメントレンズを通過した光をフェース
プレートパネル上の感光材料に露光させて、そして前記
感光材料の露光の間、同時に、前記ファセットの境界に
対する斜めの方向での前記セグメントレンズと前記フェ
ースプレートパネルとの相対距離を変化させるカラー画
像受像管スクリーンの製造方法であって、前記セグメン
トレンズと前記フェースプレートパネルとの前記相対距
離を変化させる前記移動量と前記方向とが、前記フェー
スプレートパネル上の前記感光材料上のあるファセット
の像が、一方の変移端から他方の変移端に移る際に、一
方の前記変移端の位置で、前記のあるファセットに斜め
方向に隣接している他のファセットの像の以前の位置を
実質上占めるように決められるカラー画像受像管スクリ
ーンの製造方法に関する。
本発明を認識するに至った事実は、データグラフィッ
クディスプレイ管用の高精度スクリーンを製造する際に
ライトハウスにセグメントレンズを使用する時には、先
ず固定された点光源からのエネルギー分布を等しくする
ためにフォトレジスト層に投影されるセグメントレンズ
のファセット像の分布を検討し、次にこの所望の像分布
を得るために計算によってファセットがどこに位置すべ
きかを決定する必要があるという点である。従って本発
明によれば、前述の先行技術とは異なり、フェースプレ
ートの内側表面に塗布されたフォトレジストに形成され
る像に対するセグメントレンズの不連続部分の影響に神
経を使う必要が無い。
この様にファセット像の分布からファセットの位置を
決めることのメリットは、そのファセット像を正しいと
して計算を開始する時点でのフェースプレートパネルの
内側表面の曲がりが自動的に受け入れられる点である。
本発明の方法を実施する際には、セグメントレンズと
フェースプレートパネルとの相対距離の変化にはその斜
め方向に横断するゆっくり変化する成分を含める事も可
能である。この横断成分を実質的には斜め方向に垂直に
することが出来る。このゆっくり変化する横断成分の運
動は、当該斜め方向にあって、平行に隣接する像の点を
通過する斜めのパスを超えてはならない。
必要に応じて各ファセットの予め選択された領域のみ
に光を透過させることは、セグメントレンズを光学的に
不透明な材料によりマスクすることにより達成される。
マスクはセグメントレンズ又はレンズが設けられている
基板に設けることが出来る。又マスクを別部品とするこ
ともできる。
所望の像パターンは、パターンを構成する各エレメン
トが実質的に円で黒色の光吸収マトリックスによって囲
まれているチェッカーボードパターンとすることが出来
る。そのエレメントは、受像管のスポットサイズのよう
な他の動作パラメータと対応させて出来る限り大きくし
スクリーンから最大の光出力が得られるように構成され
ている。
以下に、本発明を、添付の図面を用いて説明する。
図面では、対応する部分には同じ参照番号が使用され
ている。
第1図に示されるように、フェースプレートパネル12
の内側表面に塗布されたブラックマトリックス光吸収材
料を含むフォトレジスト層を露光する装置(ライトハウ
ス)10は、その底部に点光源Sが設けられているケース
14を有している。セグメントレンズ18用の支持体16がケ
ース14の高さの中程に設けられている。支持体16は、光
源Sからの光が通過する中心に開けられた開孔20を有し
ている。ケースの上部22には、フェースプレートパネル
12がシャドウマスク24と共に設けられている。上部22に
は、又、レンズ18によって投影された光が通過できる中
心に開けられた開孔26が設けられている。支持体16及び
/又は上部22は直交する方向へ移動させることが可能で
ある。
第2図は、セグメントレンズ18と、x方向、y方向に
PoxとPoyで示されるピッチを有するファセットFからな
る2次元の歪曲収差補正アレイを示す。セグメントレン
ズの図示された実施例は、ファセットFが形成される光
学的に透明な合成物質の薄い層30を支持する平坦なガラ
ス基板28(この点は、第1図に、より明確に示されてい
る)を有している。セグメントレンズの使用によって、
点光源からの光線は、スクリーン上の特定な点に入射す
る偏向電子ビームとパスとが一致するように屈折する。
セグメントレンズ18とシャドウマスク24とを介してフ
ォトレジスト層を露光しさらにそのフォトレジストを現
像させると、フェースプレートパネル12上に対称的なブ
ラックマトリックス32(第3図)が形成される。装置10
を用いたその後の操作によりブラックマトリックス32内
の各々の孔33に1種又はそれ以上の蛍光材料がデポジッ
トされる。
良好なブラックマトリックス32を得るために、フォト
レジストに対する照射は実質的に一定であるべきであ
る。しかしながら、セグメントレンズに不連続部がある
ためにそれは不可能であり、この問題を解決するために
セグメントレンズをウォブルすることが必要となる。と
ころがファセットFは互いに異なった角度を有している
ので、任意の斜めの一方向にレンズをウォブルすること
では良好なブラックマトリックスを得るための一様な照
射を得ることは出来ない。フェースプレートパネル12上
で所望の結果を得るためには、レンズ18及び/又はフェ
ースプレートパネルのウォブリング移動量及びウォブリ
ング方向は本発明に従って決められる。光源Sからの光
をフォトレジスト層に露光させる間、フェースプレート
パネル上にエネルギを等しく分布させ、同時にレンズフ
ァセットFの不連続部から派生する可能性のある問題を
避けるために、主ウォブリング方向をx及びy方向に対
し斜めの方向にし、その斜め方向の移動量を、一方の変
移端で、レンズファセットF1のイメージF′が、開始
点又はウォブリング運動の他の変移端で斜め方向に隣接
するレンズファセットF2の像F′に、実質的に正確に
重畳するように決める。複数のサイクル、例えば10〜15
の完全サイクル、からなるウォブリング運動が、光源S
のシャッタ(図示せず)が開いている時、第4図で示さ
れる露光期間の間実行される。各サイクルは、各リミッ
ト位置でドエル時間を最低にし、一方のリミットL1と他
方のリミットL2の間は実質的に一定な速度で直線運動を
するステップ状の運動とするべきである。露光の終了時
での直線運動の停止は、明と暗の狭いラインが形成され
る危険性を除去するために同じ場所で行われるべきで、
運動の位相も同じとすることが望ましい。変移端でのド
エル時間が最低でなく点線の曲線D1及びD2によって示さ
れているように相対的に長い場合には、エネルギ分布は
一様にはならなくなる。必要に応じて、その斜め方向の
運動に元の運動方向を横断する、例えば垂直な、方向の
ゆっくりとした成分を加えても良い。
本発明の理解を容易にするために、第5〜11図を用い
て説明を行う。説明と標記の簡便さのためにシャドウマ
スク(第1図)は省略されている。又、フェースプレー
トパネル12は曲面であっても平面とみなして良い。なぜ
ならば、本発明の方法を実行する場合フェースプレート
パネル12から点光源に向かって計算が行われるからであ
る。
第5図に於て、光源面、レンズ面及びスクリーン面
は、それぞれ、34、36及び38の参照数字で示されてい
る。面34と36及び面34と38の間の距離は、それぞれhと
lと示されている。点光源Sは原点、つまりx=y=0
の点に位置しているものとする。
セグメントレンズ18がウォブルされていない場合に
は、光源Sからの光線は対角線上に隣り合うファセット
F1とF2により屈折され、その結果スクリーン面38内での
それらの像F′とF′は分離され暗線40が形成され
る。一方、2個の像の端の部分が重なる場合には、明線
42が形成される(第6図参照)。
第5図に示されるように、ファセットF1とF2の中心か
らランプ面34へ光線を外挿すると、虚光源S1とS2の位置
は、それぞれ幾何的に分離され、光源Sとは一致しない
ことが判る。光源Sから虚光源S1とS2までの距離を、各
々、x1とx2とする。相似三角形の関係により、 式が導かれる。ここで、P′(1,2)は像F′とF′
の中心間の距離である。式(1)は、 M=l/h とすると、 P′(1,2)=MPox+(M−1)(x1−x2) (2) のように書き換えることが出来る。
YZ面(図示せず)に於いては、 P′y(1,2)=MPoy+(M−1)(y1−y2) (3) の関係がある。
第7、8及び9図により、セグメントレンズ18の望ま
しいウォブル移動量を決める方法は、次のようになる。
レンズファセットF1は、その像F′1,3がレンズファセ
ットF2の像F′の元の位置に一致する様な方向と量移
動させなければならない。第7と8図に示されるよう
に、レンズファセットF1,3の位置はレンズファセットF2
と一致していない。レンズファセット位置F1,3はレンズ
ファセットF2に対し、x方向にΔxLそしてy方向に対し
ΔyLだけずれている。虚光源S1,3の位置は、虚光源S2
対しx方向とy方向にでΔxVとΔyV(図示せず)ずれて
いる。この様にして、同様な相似関係によって が得られる。
ウォブル移動量Pは、 となる。ここで Px=Pox+ΔxL (6) Py=Poy+ΔyL (7) であり、x面に対するウォブル方向wは となる。ファセットF1とF2がPox=Poy=Poの方形で同じ
傾きを有する場合には、ΔxLとΔyLは0となりw=45°
とP=2Poの関係が生じる。しかしながら、実際にはフ
ァセットは異なった傾きを有するので、ΔxLとΔyLの値
は0とはならない。
ファセットの組合せが異なるセグメントレンズについ
て、各々望ましいウォブル量は異なる。しかしながらセ
グメントレンズ18は一体型であるので、望ましいウォブ
ル方向と量は全てのファセットについてPx、Py及びwの
量を平均した値か、よりクリティカルな場所について
Px、Py及びwの量を平均した値に決められる。
ある種の用途に対しては、各ファセットが 及び の関係を有するようにセグメントレンズを設計すること
も出来る。
又、 Px=Pox+ΔxL=一定 及び Py=Poy+ΔyL=一定 の関係でもよい。
しかしながらこの様な関係式が適用できない場合に
は、各ファセット毎に検討を行い、その各ファセットに
よる像がスクリーン面38を距離P′だけ斜めに変移する
(第9図)ものと仮定しなければならない。セグメント
レンズが変移端の一方に位置しているとの仮定のもと
に、像F′、F′等を発生させる全ての虚光源S1
S2等の位置と、原点にある光源Sからの距離x1、y1
x2、y2等を計算する。次に、例えばファセットF1の像
F′1,3が以前の像F′に重なる他方の変移端に変移
されているセグメントレンズ18に対する、例えば虚光源
S1,3の位置を計算する。簡便さのために、各ファセット
の中心を通る光線のみを考える。これらの新しい計算に
より、距離x1,3、y1,3、ΔxV及びΔyVが決まり、これら
の値と既知のlとhを用いて関係式(4)からΔxLとΔ
yLを計算することが出来る。この情報からPとWを、各
々、関係式(5)と(8)から計算することが出来る。
Pとwの値を平均することによって、露光期間中のフォ
トレジスト層に実際上等しいエネルギ分布を与えるセグ
メントレンズの変移量と方向を得ることが出来る。この
様にして、セグメントレンズの仕様とライトハウス10と
フェースプレートパネルの位置関係を知ることによっ
て、ウォブルの方向と量を決めることが可能となる。
ウォブル方向と移動量を最適化する改良された方法に
於いては、スクリーンに入射する光の角度を減らすため
に、不透明な物質を用いて予め決められた領域をマスク
する。マスキングの位置と量を決める際には、同様なウ
ォブリング効果を生じるファセットの部分のみを使用す
る必要がある。マスキングは平面ガラス基板28及び合成
物質30の層に施される。マスクの孔は正方形か長方形に
し得る。記述の簡便さのためにラスタをマスクとしラス
タの開孔を孔とする。マスク材料はクロミウムにし得
る。
第10図は、ファセットF1とF2を備えた不透明なラスタ
を有するセグメントレンズに関する。これらのファセッ
トのラスタ孔R1とR2は、各々、xr1、yr1及びxr2、yr2
中心を有している。ラスタ孔R1とR2に対応する虚光源Sr
1とSr2は座標位置(xvr1,yvr1)及び(xvr2,yvr2)を有
する。セグメントレンズ上のラクタ孔の位置は、Px=P
ox+ΔxLとPy=Poy+ΔyLの距離ウォブルさせた時に、
ラクタ孔R1がR1,3の位置に到達し、像P′1,3がP′
の位置に来るように決められている。R1,3の中心に対応
する虚光源は、(xvr1,3,yvr1,3)に位置している。ラ
スタ孔R2の原点に対し、R1,3の距離は、x方向でΔxr,y
方向でΔyrに等しくなる。同様な相似関係により が成立する。同様な関係式がxをyで置換することによ
りy方向についても得られる。
この関係式(9)は、ファセットの中心ではなくラス
タ孔の中心に関するものである点を除けば、関係式
(4)と同一である。
第10図から Δxr=Pox+ΔxL+xr1−xr2 (10) が導出される。ラスタ孔が、ファセットに関して対称的
に変移する場合には xr2−xr1=Pox と Δxr=ΔxL となる。
あるセグメントレンズに対し、x方向の望ましい平均
ウォブル変移量Poxを Pxo=Pox+ΔxL (11) とすると、関係式(9)、(10)及び(11)から が得られる。
ファセットF1のラスタ孔R1の位置が知られている場合
には、F2について関係式(12)からR2の位置を決めるこ
とが出来る。これを行うためにxr2の値は、関係式(1
2)を満足するxvr2の値に対応させて求める必要があ
る。一般的にはラスタ孔はセグメントレンズの中心ファ
セットを中心に変移し、計算はこのラスタ孔に関し行わ
うれる。完璧を期すために、x方向の次のラスタ孔への
距離ax(1,2)は次式を用いて計算される。
この様にして全てのファセットについてこの計算を行
ってラスタ孔の完全なパターンを決めることが出来る。
望ましいウォブル距離PxoとPyoがピッチPoxとPoyに等
しい特別な場合に於いては、式(13)は次の様に書き換
えられ、 及び となる。
前もってセグメントレンズ18の仕様を知ることによっ
て、レンズファセットを形成する合成物質30をフラット
ガラス基板28に設ける前に、そのラスタについてこれら
の計算を行うことが出来る。これによってクロミウムラ
スタ等のような不透明なラスタをガラス基板28上に設
け、さらにそのラスタ材料上に合成物質を設けることが
可能となる。通過量を最大にするためにラスタ孔のサイ
ズは出来る限り大きくなるように決めなければならな
い。
本発明の方法の別の改善例は、主ウォブリングの移動
方向に直向する第2のウォブリング成分を主ウォブリン
グの運動に加えることによってセグメントレンズ18(又
はフェースプレートパネル12)のウォブリングを変形す
ることによって得られる。第11図に示されるように、そ
のような改善を必要とする理由は、像F′が像F′
に移る際に像を構成するある点が、例えばP′からP1
及びP′からP3への様に、像が重なることにより白ラ
インが形成されるパスと、例えばP′からP2への様に
白ラインが存在しないパス上の点を通過するからであ
る。その結果フェースプレートパネル12に受光される光
エネルギ分布は不均一とはなるが、形成される暗い縞は
水平及び垂直ラインのそれよりも見えにくくなる。
w′d=w′+90°(ここで、w′は像F′、F′
等の移動方向)の方向に(望ましくはシャッタを閉じる
ことにより、ゆっくり又はステップ状に)ウォブリング
を行う間に、フェースプレートパネル12を距離q′=
a′sin(γ−w′)だけ移動させることによって、こ
れらの縞の発生を防止することが出来る。ここで、 a′=P′x(1,3) 2+P′y(1,3) 2 P′x(1,3)=(M−1)(x1−x3) P′y(1,3)=MPoy+(M−1)(y1−y3) γ=arc tgP′y(1,3)/P′x(1,3) である。これらの関係式において、(x3,y3)はレンズ
ファセットF3の中心に対応した虚光源S3の座標である。
Wd方向に距離qの成分を加えてセグメントレンズのウ
ォブリングを補正する場合には、 である。
つまり が導出される。
一般的には、MxMyMであるので関係式(14)は、 となり、又関係式(15)は、wdw+90°と単純化され
る。
P′y(1,3)》P′x(1,3,)の場合には、90°となり、
a′P′y(1,3)となる。この時、 qPy cos w (16) Py=P sin w (17) となる。関係式(16)と(17)から q1/2P sin 2wとなる。
w45°(方形レンズファセットの場合)の時には、
q1/2Pとなる。
相対的に大きな傾き(2.7°)を有し異なった傾きを
有する方形ファセットの場合に、ウォブル方向に垂直な
距離q移動させる望ましいウォブル条件を用いると、最
早ファセット輪郭は現れなくなる。
ここまでのところは、ファセット角α>0の場合につ
いて説明した。ファセット角α<0(第12図)の場合に
は、ファセットの限定された部分のみがスクリーンに投
影される。レンズファセットのこれらの部分の中心とス
クリーンへのそれらの投影が、必要なウォブル量とドリ
フト量を決めるために計算されなければならない。
α<0とα>0の両方が1個のレンズ中に存在するこ
ともある。この場合にはスクリーンに投影されたファセ
ット領域の中心も決定されなければならない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ライトハウスの縦断面図で、 第2図は、レンズファセットからなる歪曲収差補正アレ
イで、 第3図は、正確な比例関係を有せず、ファセットパネル
上のブラックマトリックスの一例、 第4図は、ウォブリング運動を示す時間Tに対する振幅
Aを示し、 第5図は、ウォブルされていないセグメントレンズによ
って固定されたフェースプレートパネルへ光を投影して
いる状態を示す図で、 第6図は、暗い領域と明るい領域が形成されているファ
セット像を示し、 第7図は、本発明の方法を実施する際の幾何学的関係を
示し、 第8及び第9図は、それぞれ、レンズファセット及びス
クリーン(又はフェースプレートパネル)上の像を示
し、 第10図は、セグメントレンズのファセットにラスタの型
でマスクを設ける際の幾何学的関係を示し、 第11図は、ウォブリング運動を改善する際に使用される
複数のファセット像と幾何学的配置を示し、 第12図は、0℃以下のファセット角の光路を示す。 10……ライトハウス、12……フェースプレートパネル、
14……ケース、16……支持体、18……セグメントレン
ズ、20,26……開孔、22……ケースの上部、24……シャ
ドウマスク、28……ガラス基板、30……合成物質、32…
…ブラックマトリックス、33……孔、34……光源面、36
……レンズ面、38……スクリーン面、40……暗線、42…
…明線

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】点光源で発生し、異なった角度に傾けた少
    なくとも2つのファセットを有するファセットのアレイ
    を有しているセグメントレンズを通過した光をフェース
    プレートパネル上の感光材料に露光させて、そして前記
    感光材料の露光の間、同時に、前記ファセットの境界に
    対する斜めの方向での前記セグメントレンズと前記フェ
    ースプレートパネルとの相対距離を変化させるカラー画
    像受像管スクリーンの製造方法であって、前記セグメン
    トレンズと前記フェースプレートパネルとの前記相対距
    離を変化させる前記移動量と前記方向とが、前記フェー
    スプレートパネル上の前記感光材料上のあるファセット
    の像が、一方の変移端から他方の変移端に移る際に、一
    方の前記変移端の位置で、前記のあるファセットに斜め
    方向に隣接している他のファセットの像の以前の位置を
    実質上占めるように決められるカラー画像受像管スクリ
    ーンの製造方法。
  2. 【請求項2】一方の前記変移端と他方の前記変移端での
    前記ファセットの前記位置を計算し、かつこれらの計算
    値から運動の移動量とその角方向の平均値を得る事によ
    って、前記移動量とその前記角方向を決定する請求項
    (1)に記載の製造方法。
  3. 【請求項3】前記ファセットの予め決められた部分の光
    透過が可能となるように、前記ファセットの選択された
    領域を光学的に不透明に物質によって遮蔽した請求項
    (1)又は(2)に記載の製造方法。
  4. 【請求項4】前記セグメントレンズと前記フェースプレ
    ートパネルとの間の前記相対位置の変化が、前記ファセ
    ットの境界に斜めの方向にあって、かつ前記一方の変位
    端と前記他方の変位端で実質上瞬間的に反転する実質上
    定速な直線運動を有している請求項(1)、(2)又は
    (3)に記載の製造方法。
  5. 【請求項5】前記セグメントレンズと前記フェースプレ
    ートパネルとの前記相対距離を変化させる間、当該斜め
    の方向を横切る運動成分をさらに附加する請求項(4)
    に記載の製造方法。
  6. 【請求項6】附加される当該運動成分が、実質上当該斜
    め方向に垂直である請求項(5)に記載の製造方法。
  7. 【請求項7】附加される当該運動成分の量が、当該像の
    対角線の1個のピッチの実質状半分だけファセットの前
    記像を移動させる量に対応している請求項(5)又は
    (6)に記載の製造方法。
  8. 【請求項8】前記露光の間に附加される前記運動成分
    が、前記セグメントレンズと前記フェースプレートとの
    間の前記相対距離が変化する割合よりも遅い請求項
    (5)、(6)又は(7)に記載の製造方法。
  9. 【請求項9】前記露光の間に、附加される前記運動成分
    の1完全サイクルが実行される請求項(8)に記載の製
    造方法。
  10. 【請求項10】請求項(1)〜(9)の何れかに記載の
    製造方法により製造されたカラー画像受像管スクリー
    ン。
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