DE1274167B - Geraet zur Durchfuehrung eines photographischen Direktverfahrens zum Herstellen eines Mosaikleuchtschirmes fuer eine Farbbildroehre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIj

Deutsche Kl.: 21 al - 32/54

Nummer: 1274167.

Aktenzeichen: P 12 74 167.2-31 (R 40115)

Anmeldetag: 13. März 1965

Auslegetag: 1. August 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System für photographische Direktverfahren zum Aufbringen eines aus Farbleuchtstoffen bestehenden Mosaiks auf eine Bildschirmplatte einer Farbbildröhre.

Zum Herstellen eines Punkt- oder Linienraster-Leuchtschirms einer Masken-Farbbildröhre wird die Bildschirmplatte mit einer strahlungsempfindlichen Schicht überzogen und diese durch die Öffnungen der Bildschirmmaske mit punktförmigen Lichtquellen belichtet, die sich an Orten befinden, die den Ablenkzentren der drei Elektronenstrahlen der Röhre entsprechen. Der Ort der Ablenkzentren hängt jedoch bis zu einem gewissen Grade vom Ablenkwinkel ab. Wenn die drei Strahlen wie üblich einer dynamischen Konvergenzsteuerung unterworfen werden, setzt sich diese Verschiebung aus zwei Komponenten zusammen. Die eine Komponente verläuft parallel zur Röhrenachse und verursacht eine radiale Versetzung der Strahlauftreffpunkte bezüglich der durch eine Belichtung mit einer festen Lichtquelle hergestellten entsprechenden Leuchtstoffpunkte. Man kann diese parallel zur Röhrenachse verlaufende Verschiebung des Ablenkzentrums durch eine Korrekturlinse kompensieren, die bei der Belichtung in den Strahlengang gebracht wird (USA.-Patentschrift 2 817 276). Die zweite Komponente verläuft in Querrichtung und vergrößert die Versetzung der effektiven Elektronenquelle von der Röhrenachse, ohne ihren Azimut zu ändern. Diese zweite Komponente ist für den sogenannten »Degruppierungsfehler« verantwortlich, d. h. für eine Vergrößerung der Elektronenauftreffpunkttripel (»Elektronendreiecke«) bezüglich der Abmessungen der entsprechenden Leuchtstoffpunkttripel (»Phosphordreiecke«) mit zunehmender Ablenkung.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein optisches Linsensystem angegeben, das eine scheinbare Versetzung der Lichtquelle entsprechend der Querverschiebung der effektiven Ablenkzentren bewirkt. Das Linsensystem gemäß der Erfindung dient also zur Korrektion des Degruppierungsfehlers. Zwei Linsen, die die vollständige longitudinale und transversale Versetzung der virtuellen Lichtquellen entsprechend der Verlagerung der effektiven Elektronenstrahlablenkzentren bewirken, kann man erhalten, wenn man die Dicken einer bekannten Radialkorrekturlinse (USA.-Patentschrift 2 817 276) und jeweils einer erfindungsgemäßen Degruppierungskorrekturlinse von Punkt zu Punkt addiert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine bekannte Radialkorrekturlinse und die Linsen gemäß der Erfindung in der Belichtungskammer, in der die Bildschirme der Röhren Gerät zur Durchführung
eines photographischen Direktverfahrens
zum Herstellen eines Mosaikleuchtschirmes
für eine Farbbildröhre

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:
Edward Granville Ramberg,
Southampton, Pa.;
David William Epstein, Lancaster, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 19. März 1964 (353 052)

exponiert werden, hintereinander im Strahlengang anzuordnen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigt

F i g. 1 eine schematische qualitative Darstellung des Verlaufes der Elektronenstrahlen in einer Dreifarben-Lochmaskenröhre mit Punktrasterschirm,

F i g. 1 a einen Schnitt in einer Ebene A-A' der Fig. 1, aus dem die Lage der drei Elektronenstrahlen bei Annäherung an die normale Ablenkebene der Röhre ersichtlich ist,
Fi g. 2 eine Draufsicht und Fi g. 2 a eine Schnittansieht in einer Ebene 2α-2α der Fi g. 2 einer Ausführungsform einer- abgestuften Zonenlinse, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist,

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Satzes aus zwei abgestuften Zonenlinsen, die bei einer Ausführungsform der Erfindung nacheinander verwendet werden, hier jedoch zusammen dargestellt sind, damit die komplementäre Anordnung der verschiedenen klaren und undurchsichtigen Bereiche oder Zonen beider Linsen besser zu erkennen ist,

Fig. 3a ein Diagramm der Durchlässigkeitscharakteristik der klaren und undurchsichtigen Bereiche der beiden in F i g. 3 dargestellten Linsen,

Κ» SU/2S7

3 4

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Profile trum der Ablenkspulenanordnung Y bewegt sich bei der beiden in F i g. 3 dargestellten Linsen in einer der Ablenkung um eine Strecke nach vorn, die für die Quelle enthaltenden Meridionalebene, kleine Ablenkwinkel dem Quadrat des Tangens des

F i g. 5 eine schematische Darstellung eines opti- Ablenkwinkels proportional· ist. Die Ablenkspulenschen Systems einer Belichtungskammer mit einer 5 anordnung Y hat außerdem eine konvergierende Wirebenen Glasscheibe, deren Dicke gleich der Dicke kung, die mit dem Ablenkwinkel zunimmt. Um diese der Mitte einer der in F i g. 3 dargestellten De- konvergierende Wirkung zu kompensieren und das gruppierungslinsen ist, ferner mit einer Korrektions- gewünschte Zusammentreffen der Strahlen an der linse für radiale Deckungsfehler; außerdem sind eine Maske oder dem Bildschirm zu gewährleisten, wird Lochmaske und ein Punktrasterschirm, der ohne io die Konvergenswirkung der Felder oder Linse in der Korrekturlinsen hergestellt wurde, dargestellt, Ebene F-F' entsprechend dem Ablenkwinkel herab-

Fi g. 5 a eine graphische Darstellung der relativen gesetzt. Hierdurch werden die Ablenkzentren von J^ Lagen der Elektronenstrahlauftreffpunkte und der nach R', B'_o nach B' und C₀ nach G' um Strecken Leuchtstoffpunkte eines Farbleuchtschirmes, der ohne verschoben, die in einem weiten Ablenkwinkelbereich Anwendung der Erfindung hergestellt wurde, 15 dem Quadrat des Tangens des Ablenkwinkels pro-

F i g. 6 eine schematische Darstellung eines Ge- portional sind. Die drei Ablenkzentren bilden also in rätes, mit dem bestimmte Flächen der in F i g. 2 der augenblicklichen Ablenkebene ein Dreieck, das und 3 dargestellten Linsen für die wirksamen Strah- mit wachsendem Ablenkwinkel größer wird. Da die len, die bei der Herstellung der Leuchtschirme ver- Elektronenstrahlauftreffpunkttripel auf dem Bildwendet werden, undurchsichtig gemacht werden kön- 20 schirm als Projektionen der drei Ablenkzentren durch nen, und die entsprechenden Löcher der Maske angesehen

F i g. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht werden können, bilden sie mitten der drei Elektroneneiner an sich bekannten Lichtungskammer, die jedoch strahlauftreffpunkte auf dem Bildschirm ebenfalls dahingehend abgewandelt wurde, daß sie sowohl Dreiecke, die mit dem Ablenkwinkel größer werden, eine bekannte Radialkorrekturlinse und erst eine und 25 wenn der Abstand zwischen der Maske und dem BiIddann die andere der beiden Zonenlinsen gemäß der schirm konstant ist. In der Praxis hat der Bildschirm S Erfindung aufnehmen kann. gewöhnlich eine stärkere Krümmung als die Maske M,

Fi g. 1 zeigt qualitativ den in eine die Längsachse so daß der Abstand zwischen Maske und Bildschirm der Röhre enthaltende Ebene projizierten Verlauf der mit zunehmendem Abstand von der Röhrenachse Elektronenstrahlen in einer Schattenmasken-Farb- 30. abnimmt, um eine gleichmäßige Bedeckung des Bildbildröhre. Wie in F i g. 1 a dargestellt ist, bilden die schirms S mit den Punkttripeln zu erreichen. Mittelpunkte der drei Elektronenstrahlen R (»rot«), Der Satz von Leuchtstoffpunkten, welcher den B (»blau«) und G (»grün«) in der normalen Ablenk- Strahlauftreffpunkten eines speziellen Strahles entebene A-A' der Röhre ein gleichseitiges Dreieck. Um spricht, wird dadurch auf dem Bildschirm festgelegt, bei Bildröhren dieses Typs eine Konvergenz der 35 daß eine auf diesen aufgebrachte photoempfindliche Strahlen bei allen Ablenkwinkeln zu gewährleisten, Schicht mittels einer im Ablenkzentrum des betreffensind eine Konvergenzelektronenlinse oder ein Satz den Strahles angeordneten räumlich kleinen Lichtvon Konvergenzpolstücken (nicht dargestellt) vor- quelle durch die Maske M hindurch belichtet wird, gesehen, deren elektronenoptischer Mittelpunkt in Um eine einwandfreie Zentrierung der Leuchtstoffeiner Ebene F-F' liegt und die elektrisch so gesteuert 40 punkte bezüglich der Elektronenstrahlauftreffpunkte werden, daß die drei Strahlen immer in einem Punkt zu erreichen, wird die effektive Lage der Lichtquelle in der Ebene der Maske M konvergieren. In F i g. 1 zusammen mit dem effektiven Ablenkzentrum bewegt, ist dargestellt, wie die drei Strahlen einmal in der während der Radius der exponierten Ringzone auf dem Mitte des Leuchtschirms und einmal in der Nähe Bildschirm geändert wird. Im Prinzip könnte man dies des Randes des Leuchtschirms durch ein und dieselbe 45 auf mechanischem Wege dadurch erreichen, daß man Maskenöffnung verlaufen. Betrachtet man einen hypo- die Lichtquelle verschiebt und gleichzeitig die bethetischen Strahl, der längs der Röhrenachse ein- lichtete Zone mit Hilfe von Masken oder Blenden geschossen wird (in der Zeichnung entspricht dieser ändert. Es ist jedoch bequemer, mit feststehender Strahl der Projektion des »blauen« Strahles B), und Lichtquelle zu arbeiten, die dann beispielsweise dort projiziert man den Strahl nach seiner Ablenkung als 50 angeordnet wird, wo sich das Ablenkzentrum bei gerade Linie von seinem Auftreffpunkt auf dem Leucht- sehr kleinen Ablenkwinkeln befindet, und eine Linse schirm S geradlinig zurück, so schneidet er die zwischen die Ablenkebene und die Maske einzuschal-Röhrenachse in einem bestimmten Punkt. Die Ebene ten, die bewirkt, daß die Lichtquelle von jeder Masken-D-D', die in diesem Punkt auf der Röhrenachse öffnung aus gesehen an dem der betreffenden öffnung senkrecht steht, soll definitionsgemäß als augenblick- 55 entsprechenden Ort des Ablenkzentrums erscheint, liehe Ablenkebene bezeichnet werden. Die Schnitt- Da sowohl die Verschiebung der Ablenkebene punkte R', B', G' der geradlinig fortgesetzten Mittel- längs der Achse als auch die Auswanderung der linien der drei einfallenden Strahlen mit dieser effektiven Ablenkzentren in Querrichtung relativ klein Ebene D-D' sollen als effektive Ablenkzentren der ist, sie betragen in der Praxis nur den Bruchteil eines beiden Strahlen bezeichnet werden. Die Schnitt- 60 Zolls, können die für die Kompensation dieser beiden punkte g, b, r der Mittellinien der Strahlen können Bewegungen erforderlichen Linsen getrennt betrachtet für jede einzelne Maskenöffnung dadurch ermittelt werden. Die gewünschte Gesamtkorrektur beider werden, daß man die drei effektiven Ablenkzentren Effekte läßt sich also mit sehr guter Näherung erfür den betreffenden Ablenkwinkel mit dem Mittel- reichen, wenn man die für die Korrektur jeweils eines punkt der öffnung geradlinig verbindet und diese 65 einzigen Effektes erforderlichen beiden Linsen hintergeraden Linien bis zur Bildschirmfläche fortsetzt, einander verwendet oder zu einer einzigen Linse Die momentane Lage der Ablenkebene D-D' ist kombiniert, indem man ihre Dicken addiert. Eine eine Funktion des Ablenkwinkels. Das effektive Zen- genauere Beschreibung der Konstruktion der Linsen

für Fälle, bei denen die Verschiebung der Ablenkebene groß ist, wird weiter unten noch gegeben.

Es kann mathematisch gezeigt werden, daß die Querverschiebung der scheinbaren Quelle sowohl eine Funktion des Azimuts als des Ablenkwinkels ist, so daß die Verschiebung des Ablenkzentrums nur näherungsweise nachgebildet werden kann. Der Azimut ist hier der Winkel irgendeiner Meridionalebene mit der die spezielle Quelle enthaltenden Meridionalebene. Bei einer flachen dünnen Linse mit kontinuierlichen Flächen ist sogar die einzige vom Azimut unabhängige Verschiebung der scheinbaren Quelle eine konstante. Um diese feste Verschiebung Ag zu erhalten, muß die Dickenänderung Ό{τΦ) folgender Gleichung genügen:

D(r0) = Dg(r) sin

Dg{r),_n

(D

dabei ist

Dg(r) = -

dabei ist

Ag-t

]/N² + (N² - 1) i² - 1

Ag · r ■
W²4 + (N² -Dr² -S₀'

20

(2)

r Abstand von der Röhrenachse,
Φ Azimutwinkel (Richtung der Quellenverschiebung: Azimut Φ = 90°),
JV Brechungsindex der Linse,
S₀ Abstand zwischen der Quelle und der Linse,

t — — = Tangens des Ablenkwinkels.

Man sieht, daß die Dicke für 180° übersteigende-Azimutwinkel negativ wird. Um die Linse praktisch verwirklichen zu können, muß man daher zu D(r0) eine konstante Dicke hinzuaddieren, die mindestens gleich Dg(r)_max ist. Diese zusätzliche Glasschicht wirkt als schwache axialsymmetrische Linse und kann als Teil der Korrekturlinse für die longitudinale Verschiebung der Ablenkebene angesehen werden.

Die Korrekturlinsen, die gemäß der Erfindung zum Erzeugen der gewünschten Querversetzung der scheinbaren Lichtquelle verwendet werden, haben eine diskontinuierliche Oberfläche mit Zonen, die der Gleichung (2) mit einer Reihe von verschiedenen Werten von Ag genügen. Wenn die Anzahl der Zonen gleich η ist, werden die Werte Ag entsprechend der folgenden Gleichung gewählt:

gleich dem Reziprokwert der doppelten Anzahl der Linsenzonen ist. In der Praxis ist es jedoch kaum durchführbar, eine Zonenlinse der beschriebenen Art in der Nähe der Unstetigkeiten auch nur annähernd vollkommen zu schleifen und zu polieren. Die Unstetigkeiten würden sowohl gewisse öffnungen der Maske abschattieren als auch Licht in unerwünschten Winkeln zu anderen öffnungen streuen. Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform werden dementsprechend zwei Linsen verwendet, die jeweils etwa die Hälfte der Gesamtzahl der Zonen aufweisen. Jede Linse hat ringförmige, undurchsichtige Bereiche zwischen ihren Zonen, die bezüglich der ringförmigen Unstetigkeit zwischen den Zonen zentriert sind. Wie in Verbindung mit F i g. 7 noch genauer erläutert wird, werden die einzelnen leuchtstoffhaltigen, photoempfindlichen Schichten beim Aufbringen des Farbleuchtstoffmosaiks auf der Bildschirmfläche jeweils durch die beiden Stufenlinsen nacheinander für gleiche Zeitspannen belichtet.

Wie in F i g. 3 a dargestellt ist, werden die Grenzen der Abdeckungen vorzugsweise derart abschattiert, daß die Summe der Durchlässigkeiten beider Linsen für denselben Wert des Radius r konstant und nahezu 1 ist. Durch diese Abschattierung wird die Zentrierung der Linsen weniger kritisch. Man sieht, daß das Schleifen und Polieren in den abgedeckten Bereichen in der Nähe der Ubergangspunkte nach Wunsch des Linsenmachers einjustiert werden können und daß die Unstetigkeiten nach Belieben abgerundet werden können. Die Linsen können entweder in einem Stück geschliffen werden, oder man kann auch die einzelnen Zonen für sich schleifen und dann zusammenfügen. In F i g. 3 sind die Dicken der Linsen übertrieben groß dargestellt. Die beiden in F i g. 3 dargestellten Linsen entsprechen einer einzigen Zonenlinse mit sechs Zonen und verringern daher den maximalen

Degruppierungsfehler um den Faktor-^. Die beiden einer einzigen Linse mit η Zonen äquivalenten Linsen haben im wesentlichen folgende Werte:

Linse 1

Feste Lichtquellenverschiebungen für die einzelnen Zonen, die mit dem Index Hi₁ durchnumeriert sind:

Im₁ - —

m —

Ag_m

'-'i/m — Ag_max , m — 1, Z, j, ..., η (ί)

Hrnax ist hier der Maximalwert der gewünschten Versetzung, der normalerweise dem maximalen Ablenkwinkel entspricht. Die Grenzen der Zonen sind durch die Werte von r — r_m gegeben, die die folgende Gleichung erfüllen:

für gerades n,

(5)
für ungerades n.

Obere Grenze (Lage der Unstetigkeit) der Zone r_ml

(4)

60 -tota,i) =

Ag_m

wobei Ag{r) = Ag{t) die gewünschte Änderung der Querversetzung mit dem Tangens des Ablenkwinkels t oder dem Linsenradius r = s_ot ist. Der maximale Fehler für die Verschiebung der Lichtquelle ist bei einer solchen Linse, wenn sie fehlerlos geschliffen ist, gleich . Der Degruppierungsfehler wird durch eine solche Linse um einen Faktor herabgesetzt, der Grenze der transparenten Zone r_bl _ und r_{M +}

2m, — 2
=

H₁ - 1 η

■^9max ι Ιβη,αχ ·

Linse 2

Feste Lichtquellenverschiebungen für die einzelnen Zonen, die mit dem Index Wt₂. durchnumeriert sind:

Zonenzentrum

(Zoll)

Zonengrenzen

(Zoll)

(Zoll)

Grenzen der klaren Flächen

r · (Zoll)

3. 0,075 0,612

-r- für gerades n,

_■ - ⁽⁸⁾

——- für ungerades n.

0,707 5,00 0,0699 Linse 2

Obere Grenze (Lage der Unstetigkeit) der Zone r_m2 1

1. 0,025 0,354

Im₁

0,456 3,22

0,0179

0,646 4,57

0,288 2,03 0,408 2,88

Grenzen der transparenten Zone r_h2_ und r_b2+. Im₂ — 1 .

2. 0,05833 0,540

0,0416 0,500 3,53 0,577 4,08

ig{r_b2-) =

0,612 4,33

0,0503 0,0790

0,646 4,57

(10)

3. 0,09167 0,677

Als typisches Beispiel sei angenommen, daß aus Messungen des Degruppierüngsfehlers bei einer 90°- Farbbildröhre geschlossen werden kann, daß die Querverschiebung Ag des Ablenkzentrums in Abhängigkeit vom Tangens t des Ablenkwinkels der folgenden Gleichung genügt:

0,707 5,00 0,0853

ig = 0,21² (Zoll).

(H)

Es sei ferner angenommen, daß die eine Korrekturlinse, also Linse 1 oder Linse 2, in einem Abstand von 5 Zoll von der Lichtquelle entfernt angeordnet wird, so daß r = 5 f. Wenn der maximale Degruppie-

rungsfehler um den Faktor -j~- verringert werden soll, entsprechend einer Verschiebung der Lichtquelle von 0,0167 Zoll, benötigt man zwei komplementäre dreizonige Linsen. Das Profil dieser Linsen in der Azimutebene Φ = 90° ist in F i g. 4 dargestellt, die numerischen Werte dieser Linsen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

U	Zonenzerttrum	r	Zonengrenzen	t	T (Zoll)	3,81	Dg (Zoll)	Grenzen der klaren Flächen	Γ (Zoll)
Zo	Iff (Zoll)		Linse 1		t
		0,204	0,354 2,56	0,0049 0,0244		2,03 2,88
1.	0,00833	0,456	0.540	0,0332 0,0598	0,288 0,408	3,53 4,08
2.	0,04167	0,500 0,577

In der obigen Tabelle ist Dg die Dicke der Linse beim Azimutwinkel Φ = 90° unter der Annahme eines Brechungsindex N = 1,54708.

Bestimmung der gewünschten Querverschiebung Jg der Lichtquelle und des effektiven Abstandes zwischen Lichtquelle und

Linse aus dem beobachteten Degruppierungsfehler

Bezugnehmend auf F i g. 5 sei angenommen, daß ein Punktschirm S ohne Korrekturlinsen hergestellt und in eine Röhre eingebaut wurde und daß dann die Elektronenauftreffpunkte der drei Strahlen auf dem Leuchtschirm der Röhre beobachtet werden. Es sei ferner angenommen, daß die Lage der Lichtquellen während der Belichtung der Lage der Ablenk-

Zentren der drei Strahlen bei sehr kleinen Ablenkwinkeln entsprechen. Die Strahlauftreffpunkte sind dann in der Mitte des Bildschirms genau bezüglich der entsprechenden Leuchtstoffpunkte zentriert. In einem gewissen Abstand von der Achse, gerechnet in einer die eine der Quellen enthaltenden Azimutebene, ist dagegen, wie F i g. 5 zeigt, das Zentrum C" des Strahlauftreffpunkttripels bezüglich des Zentrums C des entsprechenden Leuchtstoffpunkttripeis um eine Strecke CC versetzt, und zwischen den Auftreffpunkten und den Leuchtstoffpunkten besteht bei in der Meridionalebene angeordneten Quelle ein Abstand AA'. CC sind beispielsweise die Schnittpunkte der drei Winkelhalbierenden der Dreiecke die durch die Mitten der drei Leuchtstoffpunkte und der entsprechenden drei Elektronenstrahlauftreffpunkte gebildet werden. CC ist der radiale Deckungsfehler. Die Differenz zwischen AA' und CC ist der Degruppierungsfehler. Diese beiden Fehler sollen also durch zwei Linsen korrigiert werden, deren Lage von vornherein etwa in der Mitte zwischen der. Maske und der Ablenkebene festgelegt wird.

Als erstes soll die Korrekturlinse für den radialen Deckungsfehler errechnet werden. Die Korrekturlinse

für den Degruppierungsfehler wird hierfür durch eine Glasplatte (s. F i g. 5) ersetzt, deren Dicke der Dicke der Mitte der Degruppierungskorrekturlinse entspricht; in der Praxis kann man diese Glasplatte etwas dicker als den geschätzten Wert von Dg_max machen. Man zeichnet nun Strahlen von C durch die Mitte der zugehörigen Maskenöffnung und die Glasplatte und gibt der einen Oberfläche der Korrekturlinse für den radialen Deckungsfehler eine solche Neigung, daß der Strahl zum Schnittpunkt 0 der Röhrenachse mit der die Quellen enthaltenden Ebene gebrochen wird, also der Ablenkebene für vernachlässigbar kleine Ablenkwinkel. Wenn man eine Reihe solcher Strahlen zeichnet, erhält man das Profil der Korrekturlinse für den radialen Deckungsfehler. Diese Linse soll als Linse 3 bezeichnet werden.

Wie F i g. 5 zeigt, würde der von C" durch die Mitte der entsprechenden öffnung verlaufende Strahl die Röhrenachse in einem Punkt E schneiden, wenn er gerade fortgesetzt würde. Der Abstand zwischen dem Punkt E zur Vorderfiäche der Glasscheibe ist der Wert von S₀(t) für die fragliche Strahlneigung t. Eine gerade Linie von A' durch dieselbe öffnung schneidet die auf der Röhrenachse in E senkrechte Ebene in R'. Ein Strahl von A' durch dieselbe öffnung durchsetzt die im Punkt 0 auf der Röhrenachse senkrecht stehende Ebene nach Brechung durch die Glasscheibe und die Radialkorrekturlinse in einem Punkt R". Wenn R die Lage der Quelle entsprechend A' ist, wird die gewünschte Verschiebung Ag(f) der Quelle:

RR"

OR"

(12)

Die Gleichung (2) gibt die richtige Dickenänderung einer Zone an, die den Degruppierungsfehler für die Neigung t genau korrigiert. Indem man das Verfahren für eine Reihe geeigneter Abstände von der Mitte des Bildschirmes wiederholt, erhält man die gewünschte Zonenstruktur für die ganze Linse.

Es sei darauf hingewiesen, daß man ein ähnliches Verfahren auch auf Fokusmaskenröhren anwenden kann, bei denen im Betrieb zwischen die Maske und den Bildschirm Felder angelegt werden, so daß die Elektronenstrahlen hier gekrümmt verlaufen, wie

innerhalb des Ablenkfeldes. Das Verfahren läßt sich außer auf Röhren mit im Dreieck angeordneten Strahlerzeugungssystemen, die hier näher erläutert werden, auch auf Röhren anwenden, bei denen die Systeme in einer Ebene liegen.

Abdecken der Degruppierungskorrekturlinsen

Die undurchsichtige Abdeckung für die Ubergangsbereiche der Degruppierungslinsen kann entweder auf die ebene Seite oder auf die abgestufte Seite der Linse aufgebracht werden. Das gewünschte Verlaufen der Durchlässigkeitscharakteristik kann entweder durch Aufdampfen von absorbierendem Material im Vakuum oder durch Belichten einer photographischen Emulsion erreicht werden, die beispielsweise auf die ebene Seite der Degruppierungskorrekturlinse aufgebracht ist. F i g. 6 zeigt eine Anordnung zum photographischen Aufbringen der verlaufenden absorbierenden Schicht. Eine kreisförmige Flächenlichtquelle 5, deren Intensität von der Mitte nach außen abnimmt, wird auf der Achse der Linse entsprechend der Röhrenachse angeordnet. Zwischen die Linse und die Lichtquelle wird in einem Abstand b von der Linse und einem Abstand α von der Lichtquelle eine Blende mit einer engen ringförmigen öffnung angeordnet, deren mittlerer Teil durch eine »Spinne« aus dünnen Drähten gehalten wird, die den ringförmigen Schlitz überbrücken. Der mittlere Radius des ringförmigen

Schlitzes wird gleich dem

-fachen des Radius

(a + b)

der Mitte der abzudeckenden Linsenzone gemacht. Wenn die Breite der abzudeckenden Zone ohne Ubergangsbereich gleich 2x_o + L beträgt und die Breite des gewünschten Ubergangsbereiches L ist, soll der Durchmesser der kreisförmigen Lichtquelle gleich (%- j (2 x₀ + 2L) sein. Wenn eine lineare Änderung der Durchlässigkeit gewünscht ist, also beispielsweise von 1 am Rand der Zone zu 0 an der inneren Grenze des Ubergangsbereiches, und wenn die Dichte der entwickelten Emulsion proportional der Belichtung ist, kann man zeigen, daß die Helligkeit B der Lichtquelle sich gemäß der folgenden Gleichung ändern soll:

B = const. —-

arct g

(er

L)-i²

(13)

\r-c,²x²;b² I (a²/b²) (X₀ + Lf - r²

dabei ist (a/b)x₀ < r < (a/b)(x₀ + L).

An der unteren Grenze dieses Bereiches von /· wird der Ausdruck für die Helligkeit unendlich. Bevor dieser Punkt erreicht wird, nimmt die Helligkeit der wirklichen Lichtquelle einen Grenzwert an. der bis zur Mitte der Lichtquelle beibehalten werden kann. Um eine vollständigere Undurchlässigkeit zu erreichen, kann auf den mittleren Teil der abgedeckten Zone nach dem Entwickeln der -photographischen Schicht ein Ring aus schwarzem Lack aufgetragen werden. Damit an den unvollkommen polierten Ubergangsbereichen kein Licht gestreut werden kann, sollten diese Bereiche geschwärzt sein.

Da die Breite der undurchsichtig zu machenden Zonen generell mit zunehmendem Linsenradius abnimmt, ist es im allgemeinen zweckmäßig, die Blende für die Belichtung der weiter außen liegenden Zonen näher an der Linse anzuordnen und gleichzeitig den Radius des ringförmigen Schlitzes in der erforderlichen Weise zu vergrößern; wenn immer die gleiche Lichtquelle verwendet wird, nehmen dann die Breiten der Ubergangszonen einfach im selben Verhältnis ab wie die Breiten der undurchsichtigen Zonen. Man erhält gleiche Belichtungszeiten für die verschiedenen Zonen, wenn die Breiteds des ringförmigen Schlitzes der Blende so bemessen wird, daß die Größe

(a + b)b

ds cos⁴ Φ'

(14)

konstant bleibt. Φ' bedeutet hier den Neigungswinkel der Lichtstrahlen, die von der Mitte der Lichtquelle ausgehen. Wenn man bei den beiden komplementären Linsen gemäß dem oben beschriebenen Verfahren vorgeht, erhält man über die ganze Linsenfläche etwa denselben Wert für die Summe der Durchlässigkeitsfaktoren.

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Fig.7 zeigt eine Belichtungskammer, wie sie zum Aufbringen des Farbleuchtstoffmosaiks auf die Bildschirmfläche einer Röhrenstirnplatte verwendet werden kann. Die Kammer enthält ein oben offenes Gehäuse 10, auf dessen Oberseite 12 das Vorderende 14 einer Farbbildröhre derart aufgesetzt werden kann, daß die Mitten der Bildschirmplatte S und der Maske M auf die Mittelachse X-X des Gehäuses 10 zu liegen kommen. Eine Lichtquelle, die die Ultraviolettlampe 16 und einen Quarzstab 18 enthält, ist _ro in der Nähe des Bodens des Gehäuses auf einem Drehtisch 20 montiert, der um die Mittelachse X-X drehbar ist. Das Ende 18 a des Quarzstabes 18 liegt vorzugsweise in einer Ebene A-A', die der normalen Ablenkebene der Röhre entspricht, und es kann durch einen Rastmechanismus 22 wahlweise in drei Stellungen eingestellt werden, die den »Farbzentren« der drei Elektronenstrahlen in dieser Ebene entsprechen. Im Gehäuse 10 befindet sich außerdem eine ringförmige Halterung 24 für die Linsen zur Korrektür des radialen Deckungsfehlers und des Degruppierungsfehlers. Die gekrümmte Seite der die radialen Fehler korrigierenden Linse 3 weist vorzugsweise zur Lichtquelle, so daß die obere ebene Fläche als Auflage für die Degruppierungskorrekturlinsen dienen kann.

Die Belichtung des Bildschirmes mit Hilfe der Korrekturlinsen wird wie folgt durchgeführt: Die Korrekturlinse 3 für die radialen Deckungsfehler wird fest angeordnet, z. B. koaxial zum Gehäuse der Belichtungskammer. Mit der photoempfindlichen Schicht für die grün emittierenden Leuchtstoffpunkte auf der Bildschirmfiäche wird die Lichtquelle dann' entsprechend der Lage des grünen Elektronenstrahls eingestellt, und die Degruppierungskorrekturlinse 1 wird so ausgerichtet, daß ihr 90°-Azimut der Lage der Lichtquelle entspricht. Der Bildschirm wird dann belichtet. Die Linse 1 wird dann durch die ebenso ausgerichtete Linse 2 ersetzt, und die Belichtung wird mit gleicher Belichtungsdauer wiederholt. Anschließend werden die grünen Leuchtstoffpunkte auf dem Schirm entwickelt und fixiert. Anschließend wird der Schirm mit der photoempfindlichen Emulsion für die rot emittierenden Leuchtstoffpunkte überzogen, die Lichtquelle wird zusammen mit der Linse 2 in die für den roten Elektronenstrahl gültige Lage gedreht, und man belichtet zuerst durch die Linse 2 und dann, nachdem diese durch die Linse 1 ersetzt worden ist, gleich lange durch die Linse 1. Die roten Leuchtstoffpunkte werden dann entwickelt und fixiert, und das beschriebene Verfahren wird schließlich nochmals zur Bildung der blau emittierenden Leuchtstoffpunkte wiederholt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Gerät zur Durchführung eines photographischen Direktverfahrens zum Herstellen eines Mosaiks aus Farbleuchtstoffen auf der Bildschirmplatte einer Farbbildröhre mit mehreren Elektronenstrahlen, die bei der Abtastung des Bildschirmes Ablenk- und Konvergenzkräften unterworfen sind, enthaltend eine Lichtquelle zum Belichten des Bildschirmes durch eine durchbrochene Maske, die zwischen der Lichtquelle und dem Schirm angeordnet ist, um den Ort der einzeihen Leuchtstoffbereiche des Mosaiks festzulegen, gekennzeichnet durch eine Degruppierungskorrekturlinsenanordnung mit einer Anzahl von abgestuften lichtdurchlässigen Zonen, die zwischen der Lichtquelle und der durchbrochenen Maske angeordnet ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der abgestuften, durchlässigen Zonen eine feste Versetzung Δρ der scheinbaren Lichtquelle in einer der Ablenkebene der Farbbildröhre entsprechenden Ebene bewirkt und daß die Dickenänderung der Anordnung durch die folgende Formel gegeben ist:

Dg(r)_max

D(r0) = Dg (r) sin
wobei Dg (r) durch die Formel

DaM = -

(N²-l)t²-l

Ws²O+ (N²-I)S-S₀

ist, in der bedeutet

r Abstand eines Punktes der Linse von der Röhrenachse,

Φ Azimutwinkel (Richtung der Lichtquellenverschiebung entspricht dem Azimutwinkel Φ = 90°),

N Brechungsindex der Linse, s₀ Abstand zwischen Lichtquelle und Linse und

t — — = Tangens des Ablenkwinkels,

und daß die Änderung von Ag mit dem mittleren Radius 7jeder durchlässigen Zone der Versetzung des Ablenkzentrums des Elektronenstrahls entspricht, wobei der Ablenkwinkel gegeben ist

durch t = —.

S₀

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenanordnung eine erste Linse mit einem abgestuften Profil, das im wesentlichen abwechselnde klare und dazwischenliegende undurchsichtige Transmissionszonen umfaßt, und eine zweite Linse mit einem abgestuften Profil, das im wesentlichen komplementär angeordnete abwechselnd undurchsichtige und dazwischenliegende klare Transmissionszonen umfaßt, enthält.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Randteile der komplementär angeordneten klaren und undurchsichtigen Transmissionszone der beiden Linsen komplementär verlaufende Absorptionscharakteristika für durchfallendes Licht aufweisen.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der klaren und der undurchsichtigen Transmissionszonen gemessen nach außen von der Mitte zum Rand der abgestuften Profile der einzelnen Linsen abnimmt.

6. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Eigenschaften jeder der klären Transmissionszonen der betreffenden Transmissionszone eigen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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588/287 7. M O Bundesdruckerei Berlin