DE1462859C3

DE1462859C3 - Belichtungsvorrichtung zur Herstellung eines Bildschirmes für eine Farbbildröhre und mit Hilfe dieser Vorrichtung hergestellter Bildschirm

Info

Publication number: DE1462859C3
Application number: DE1966N0029374
Authority: DE
Inventors: Piet Gerard Joseph Eindhoven Barten
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1966-10-21
Filing date: 1966-10-21
Publication date: 1981-03-26
Also published as: DE1462859A1; DE1462859B2

Description

t (r, &) = cos² & ■ fi (r, ϋ) + sin² ϋ ■ t₂ (r, #) bemessen ist, wobei

ι ο unebene, dem herzustellenden Bildschirm zugewandte Oberfläche aufweist, die asphärisch und nicht rotationssymmetrisch ist und nur eine durch die Röhrenachse und die Lichtachse definierte Symmetrieebene besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die unebene Oberfläche der Korrekturlinse nach der Gleichung

mit

dt

cos <p(r - As cos■&) - (I₀ - Ap + t) N sin β (Z₀ - Ap + t) ■ (N cos β — cos φ)

und

90°

mit

IL

cosy · Asr sin??

(I₀ — Ap + t) (N cos β — cos φ)

sind,

t die Dicke der Korrekturlinse an der betrachteten Stelle,

r der Abstand der betrachteten Stelle zur Linsenachse,

ΰ der zugehörige azimuthale Winkel, der Ablenkwinkel,

s die von φ abhängige mittlere radiale Verschiebung des Ablenkzentrums der Elektronenstrahlen, jeweils gemittelt bei konstantem φ,

k der Abstand zwischen der Lichtquelle und der ihr zugekehrten ebenen Oberfläche der Korrekturlinse,

40

45 Ap die von φ abhängige axiale Wanderung des Ablenkzentrums, der Elektronenstrahlen in

Richtung auf den Schirm,
N der Brechungsindex der Korrekturlinse für das

Licht der Lichtquelle,
β der jeweilige Winkel zwischen dem Lichtstrahl

in der Korrekturlinse und der Linsenachse,
to die Dicke der Linse auf der Achse (r= G)

sind.

2. Bildschirm für eine Farbbildröhre, auf dem die Lage der Leuchtstoffflecke in bekannter Weise durch einen Belichtungsvorgang festgelegt ist, hergestellt unter Verwendung einer Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Belichtungsvorrichtung zur Herstellung eines Bildschirmes für eine Farbbildröhre mit einer Lichtquelle und einer Korrekturlinse, die zur Anpassung der Lage der virtuellen Lichtquelle an den vom Ablenkwinkel und der Ablenkrichtung abhängigen Ablenkpunkt der Elektronenstrahlen in der Farbbildröhre dient, wobei die Korrekturlinse eine ebene, der Lichtquelle zugewandte und eine unebene, dem herzustellenden Bildschirm zugewandte Oberfläche aufweist, die asphärisch und nicht rotationssymmetrisch ist und nur eine durch die Röhrenachse und die Lichtachse definierte Symmetrieebene besitzt.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf den mit Hilfe der genannten Belichtungsvorrichtung hergestellten Bildschirm.
Eine Farbbildröhj^vom Lochmaskentyp enthäjt drei

Eiektrohenstrählerzeugungssysteme, die drei Elektronenstrahlen liefern, deren Elektronen sich auf Wegen, die in verschiedener Winkelbeziehung zueinander stehend, durch die öffnungen in einer Maske, z. B. einer Lochmaske, hindurch zum Bildschirm zur Anregung der verschiedenen Leuchtstoffe auf dem Bildschirm bewegen. Die Lage der Leuchtstoffflecke auf dem Bildschirm wird durch Anwendung eines photographischen Vorgangs festgelegt, bei dem meistens die Maske als

Negativ dient und in der gleichen Lage gegenüber einer durch Bestrahlung härtbaren Schicht in dem Frontglas der Röhre angeordnet ist, die auch später in der fertiggestellten Farbbildröhre gegenüber dem Bildschirm angeordnet ist. Die durch Bestrahlung härtbaren verschiedenen Schichten werden nacheinander von je einem Punkt aus belichtet, der die gleiche Lage genüber der Maske und der Schicht einnimmt, wie später der Ablenkmittelpunkt der verschiedenen Elektronenstrahlen in der fertiggestellten Farbbildröhre. Nach jeder Belichtung werden die ungehärteten Teile der durch Bestrahlung härtbaren Schicht entfernt.

Wenn der Ablenkwinkel eines Elektronenstrahls unter dem Einfluß eines Ablenkspulensystems zunimmt, bewegt sich der Ablenkmittelpunkt des Elektronenstrahls zum Bildschirm hin. Diese Verschiebung ist die sogenannte Ap-Verschiebung und nachstehend mit Ap bezeichnet. Das zum Festlegen der Lage der Leuchtstoffe benutzte Licht rührt jedoch von einer stationären Lichtquelle her, so daß die Lichtstrahlen durch die öffnungen in der Maske nicht unter dem gleichen Winkel wie die abgelenkten Elektronenstrahlen später in der Farbbildröhre hindurchtreten.

Aus der US-PS 28 17 276 ist es bekannt, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß zwischen der Lichtquelle und der Maske eine rotationssymmetrische Korrekturlinse angeordnet wird, deren Dicke sich von ihrer optischen Achse aus in radialer Richtung ändert, und zwar derart, daß das von der zugehörigen ringförmigen Zone der Korrekturlinse erzeugte virtuelle Bild der Lichtquelle jeweils eine im wesentlichen gleiche Verschiebung parallel zur optischen Achse erfährt wie der Ablenkmittelpunkt der Elektronenstrahlen in einer zur Röhrenachse parallelen Richtung in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel. Mit dieser Korrekturlinse ist keine Verschiebung des virtuellen Bildes der Lichtquelle in Richtung der Exzentrizität, d. h. senkrecht zur Röhrenachse, möglich.

Ferner werden in der fertig hergestellten Farbbildröhre unter Einwirkung eines Konvergenzsystems die verschiedenen Elektronenstrahlen auf die Maske konvergiert, damit sie sich etwa in der Maskenebene schneiden. Da in der Praxis der Abstand zwischen dem Masken-Krümmungsmittelpunkt und der Maske größer ist als der zwischen den Ablenkmittelpunkten der verschiedenen Elektronenstrahlen und der Maske, verlängert sich der Weg zur Maske dann, wenn die Elektronenstrahlen stärker abgelenkt werden, so daß sich ohne besondere Maßnahmen die Elektronenstrahlen bereits vor der Maske schneiden. Außerdem verursachen die bekannten Ablenkspulen eine mit dem Ablenkwinkel zunehmende Konvergenzwirkung, so daß sich die Elektronenstrahlen in noch größerem Abstand vor der Maske schneiden. Dieser Fall liegt meistens vor. Um die verschiedenen Elektronenstrahlen nun auch noch nach ihrer Ablenkung auf die Maskenebene zu konvergieren, muß das Konvergenzsystem auch in Abhängigkeit von der Ablenkung wirken. Das wird als dynamische Konvergenz bezeichnet. Durch diese wird der Ablenkmittelpunkt jedes Elektronenstrahls in Abhängigkeit vom momentanen Ablenkwinkel und in Richtung der Exzentrizität des betreffenden Elektronenstrahles senkrecht zur Röhrenachse verschoben. Diese Verschiebung ist nicht rotationssymmetrisch und ist die sogenannte As-Verschiebung. Sie wird nachstehend mit As bezeichnet

Aus der US-PS 28 85 935 ist es bekannt, für die Korrektur im Zusammenhang mit den beiden Verschiebungen des Ablenkmittelpunktes, nämlich sowohl in der zur Röhrenachse parallelen Richtung als auch in Richtung der Exzentrizität des Elektronenstrahles bei der Anordnung der Lichtquelle auf der Achse des nichtabgelenkten Elektronenstrahles eine Linse zu verwenden, die auf der einen Seite nach der Formel

t = /i(r)+/₂(r)-cos0

ίο ausgebildet ist. Dabei ist t die Dicke der Linse im Abstand r von der Linsenachse bei einem azimuthalen Winkel ϋ-, bezogen auf die azimuthale Richtung der Exzentrizität der Lichtquelle gegenüber der Linsenachse. f\(r) und h(r) sind analytische Funktionen von r. Die mit einer derartigen Linse erreichbare Verschiebung des virtuellen Bildes der Lichtquelle in Richtung der erwähnten Exzentrizität ist bei konstantem r nicht konstant und ist für azimuthale Winkel von 90° und 270° wesentlich geringer als für azimuthale Winkel von 0° und 180°. Der Ablenkmittelpunkt der Elektronenstrahlen erfährt aber unter Einwirkung des üblichen Ablenkspulensystems und des dynamischen Konvergenzsystems für azimuthale Winkel von 90° und 270° eine Verschiebung in Richtung der Exzentrizität der Elektronenstrahlen gegenüber der Röhrenachse, die gleich groß und für einen bestimmten Elektronenstrahl sogar größer ist als die Verschiebung für azimuthale Winkel von 0° und 180°. Eine Korrekturlinse, die eine derartige Verschiebung des virtuellen Bildes der Lichtquelle ergeben würde, hat aber den Nachteil, daß die damit erreichte Schirmfüllung nicht günstig ist. Eine »Schirmfüllung« ist dann günstig, wenn eine möglichst große Bildschirmfläche mit Leuchtstc -fbereichen ausgefüllt ist, wobei sich diese nicht überdec ken dürfen. Bei einer Korrekturlinse mit

t=fi(r)+f₂(r)- cos

nach der US-PS 28 85 935 ist keine Verschiebung des virtuellen Bildes der Lichtquelle in Richtung der Exzentrizität erreichbar, die über eine ringförmige Zone der Korrekturlinse genügend konstant ist und daher werden die sich widersprechenden Bedingungen nur angenähert und auf jeden Fall nicht optimal erfüllt.

Aus der US-PS 30 03 874 ist es bekannt, eine Verschiebung der virtuellen Lichtquelle in der zur Röhrenachse parallelen Richtung mit einer rotationssymmetrischen Linse zu bewerkstelligen und die Verschiebung in Richtung der Exzentrizität des Elektronenstrahls dadurch zustande zu bringen, indem diese Linse gekippt angeordnet wird. Auch auf diese Weise ist aber keine Verschiebung der virtuellen Lichtquelle in Richtung der Exzentrizität erreichbar, die die sich widersprechenden Bedingungen befriedigend erfüllt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es doch möglich ist, die sich widersprechenden Bedingungen zu erfüllen, die insbesondere für bestimmte Schirmteile kennzeichnend sind, nämlich einerseits die für azimuthale Winkel von 90° und 270° gestellte Forderung nach einer kleineren Verschiebung in Richtung der Exzentrizität als für azimuthale Winkel von 0° und 180° zwecks Erzielung einer guten Schirmfüllung und andererseits die Forderung einer für die gleichen Winkel größeren Verschiebung, um jeweils die Mitte eines Leuchtstoffbereiches mit der Mitte des Elektronenstrahls zusammenfallen zu lassen.

Wie nachstehend ausgeführt, können die genannten Bedingungen für die Oberfläche einer derartigen

Korrekturlinse durch -τ— und -^y ausgedrückt werden.

Da es nicht möglich ist, eine kontinuierliche Oberfläche herzustellen, die für jeden Wert von r und ft beiden Bedingungen entspricht, bestand die Aufgabe nach der Erfindung darin, eine kontinuierliche Oberfläche anzugeben, die wenigstens in einigen wichtigen Werten von r und i?· den Bedingungen genügt und in den Zwischenbereichen nur eine geringe Abweichung ergibt.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist die unebene Oberfläche einer Korrekturlinse einer Belichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art nach der Erfindung, wie im einzelnen im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben, bemessen.

Die Belichtungsvorrichtung nach der Erfindung findet Verwendung bei der Herstellung eines Bildschirmes für eine Farbbildröhre. Die Anordnung der Leuchtstoffflecken auf dem Bildschirm ergibt sich unter Anwendung der Gesetze für die optische Abbildung aus den gleichen mathematischen Formeln, wie sie für die Bemessung der unebenen Oberfläche der Korrekturlinse der Belichtungsvorrichtung nach der Erfindung angegeben sind.

Bei einer Korrekturlinse nach der Erfindung gehen die nebeneinanderliegenden ringförmigen Oberflächen kontinuierlich ineinander über und formen auf diese Weise eine Linse mit einer kontinuierlichen Oberfläche unter Beibehaltung der gewünschten Korrektureigenschaften. Die Forderung nach einer kontinuierlichen Oberfläche hat bei den herkömmlichen Linsen die Korrektureigenschaften stets sehr beeinträchtigt.

Die Erfindung wird wie folgt näher erläutert, wobei auf die Zeichnung mit den F i g. 1 und 2 zwecks besserer Verständlichkeit Bezug genommen wird: Wenn f die Dicke der auf einer Seite flachen Korrekturlinse an der betrachteten Stelle ist, die durch den Abstand r zur Linsenachse und durch den azimuthalen Winkel ft bezogen auf die azimuthaie Richtung der Exzentrizität As der virtuellen Lichtquelle bestimmt ist, wobei ft der in einer Ebene senkrecht zur Korrekturlinsenachse liegende Winkel ist, der in Richtung der Exzentrizität As gleich Null ist, dann müssen zur Lösung der genannten

Aufgabe die Differentialquotienten -τ— und -ττ bestimmten Bedingungen entsprechen:
Es gilt:

j5f_ _ cos φ (r - ~ds cost?) - (I₀ - dp + t)N sin β or ~ (I₀ — d ρ + t) · (N cos β — cos φ)

dt _ cos φ -~dsr sin??

du (I₀ — dp + ή (N cos β — cosy)

/o der Abstand zwischen der Lichtquelle und der ihr zugekehrten ebenen Oberfläche der Korrekturlinse,

Ap die von φ abhängige axiale Wanderung des Ablenkzentrums der Elektronenstrahlen in Richtung auf den Schirm,

N der Brechungsindex der Korrekturlinse für das Licht der Lichtquelle,

β der jeweilige Winkel zwischen dem Lichtstrahl in der Korrekturlinse und der Linsenachse.

Für φ gilt die folgende Beziehung:

I₀ - dp + t

COSy =

- 2r ■ ds cos?? + ds²+ (I₀- dp + tf

und für β gilt:
Nl₀

Darin sind:

t die Dicke der Korrekturlinse an der betrachteten Stelle,

r der Abstand der betrachteten Stelle zur Linsenachse,

<& der zugehörige azimuthaie Winkel, wie oben erklärt,

φ der Ablenkwinkel,

As die von φ abhängige mittlere radiale Verschiebung des Ablenkzentrums der Elektronenstrahlen, jeweils gemittelt bei konstantem φ, ₊
]/l - N² ■ sin² β cos β sin β

Von der Bedingung für -r— ausgehend kann eine Lösung U angegeben werden:

r
J \ °' /9

worin in die Dicke der Linse auf der Achse (r=0) ist. Diese-Lösung entspricht nur für ·ο·=0° und ^ = 180°

gleichzeitig den Bedingungen für -^-.

Von der Bedingung für —~ ausgehend kann eine Lösung fe angegeben werden:

90°

Diese Lösung entspricht für & = 90° und # = 270° gleichzeitig den Bedingungen für -ι—.

Die Dicke ider auf einer Seite flachen Korrekturlinse nach der Erfindung entspricht dann der Gleichung:

ί (r, ■&) = cos² ϋ ■ t_x (r, ■&) + sin² & ■ t₂ (r, &).

Bei dieser Korrekturlinse tritt für azimuthaie Winkel von 0°, 90°^180° und 270° ein einmal angenommener Wert für As auf. Für die dazwischenliegenden Winkel weicht er nur wenig ab.

so In einem bestimmten Falle wurde bei der Herstellung einer Korrekturlinse von einer realen Verschiebung der Lichtquelle gegenüber der Achse der nichtabgelenkten Elektronenstrahlen in Richtung der Exzentrizität der Elektronenstrahlen von 0,7 mm ausgegangen und für die mittlere virtuelle Verschiebung der Lichtquelle in Richtung der Exzentrizität A~s wurde von As=2,l6 sin φ mm ausgegangen. Für die virtuelle .Verschiebung der Lichtquelle in Richtung der optischen Achse Ap wurde von idp=50 tg²,-f- ausgegangen. Daraus ergab sich für

-^

einen Ablenkwinkel φ von 45° ein Wert für die virtuelle Verschiebung der Lichtquelle in Richtung der Exzentrizität As, der sich als Funktion des azimuthalen Winkels •ö· zwischen 1,53 mm und 1,28 mm änderte. Dabei betrug Ap 8,60 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Belichtungsvorrichtung zur Herstellung eines Bildschirms für eine Farbbildröhre mit einer Lichtquelle und einer Korrekturlinse, die zur Anpassung der Lage der virtuellen Lichtquelle an den vom Ablenkwinkel und der Ablenkrichtung abhängigen Ablenkpunkt der Elektronenstrahlen in der Farbbildröhre dient, wobei die Korrekturlinse eine ebene, der Lichtquelle zugewandte und eine