DE1614369A1 - Verfahren zur Herstellung einer Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

6465-67/KöA ■ 161436$

RCA Docket Ng. 57840- . ;

U.S. Serial No. 557,663 ..'■■■.,

U.S. Filing Date June 15, 1966 .

Radio Corporation of America New York N.Y,, V.St.A.

Verfahren zur Herstellung einer Kathodenstrahlröhre

Die Erfindung betrifft Kathodenstrahlröhren sowie Verfahren zu ihrer Herstellung, insbesondere Lochmasken-Farbbildröhren mit mehreren Elektronenstrahlsystemen, einer Viellochmaske und einem Mosaikschirm mit systematisch angeordneten Farbleuchtstoffpunkten. . -

Die Leuchtstoffpunkte des Schirmes einer

derartigen Röhre können in Gruppen von Punkten aus^verschiedene Farben emittierenden Leuchtstoffen mit Hilfe, eines pho~ tographischen Direktdruckverfahrens angebracht werden, bei dem ein lichtempfindlicher Belag auf der Frontplatte der Rohre mit einer punktförmigen Lichtquelle durch die Löcher der Maske belichtet wird. Der Belag wird sodarm, beispielsweise durch Wegwaschen der unbelichteten, ungehärteten Bereiche entwickelt, so daß ein gewünschtes Muster von be-

109885/0294

lichteten, gehärteten Punkten zurückbleibt. Dieses Verfahren wird dann für jeden der verschiedenfarbigen Leuchtstoffe wiederholt. Die Lochmaske wird dabei vorzugsweise lösbar an der Stirnplatte so befestigt, daß sie ohne wei-"teres entfernt und jeweils in genau der gleichen Lage wieder montiert werden kann. Das Leuchtstoffpulver kann z.B. direkt mit dem jeweiligen lichtempfindlichen Belag vor dessen Aufbringung auf die Frontplatte vermischt oder aber auch nach dem Belichten des Belages auf diesen aufgebracht werden.

Im Betrieb der Röhre werden die. Elektronenstrahlen durch elektrostatische oder magnetische Felder horizontal und vertikal abgelenkt und dabei in Schirmnähe zur Konvergenz gebracht. Durch diese Felder werden die Elektronenstrahlwege und folglich die Auftreffpunkte oder Strahlflecke auf dem Schirm Einflüssen ausgesetzt, denen die beim Bedrucken des Schirmes verwendeten Lichtstrahlen nicht ausgesetzt sind. Wenn daher keine Maßnahmen getroffen werden, um die Unterschiede zwischen den Wegen oder Strahlengängen der Elektronenstrahlen einerseits und der Lichtstrahlen andererseits zu kompensieren, ergeben sieh ernsthafte Konvergenz- oder Deckungsfehler zwischen den Strahlflecken und den Leuchtstoffpunkten. Nachstehend werden der Einfachheit halber die Elektronenstrahlflecke und die Leuchtstoffpunkte mitunter kurz als "Strahlflecke" bzw. "Punkte¹¹ bezeichnet.

Eine bekannte Lochmasken-Farbfernsehbildröhre hat drei in Dreiecksgruppierung um die Röhrenachse angeordnete

109885/0234

Elektronenstrählsysteme sowie eine Schirmahordnung, bei der jedem Loch der Maske ein Tripel von verschiedene Farben emittierenden Leuchtstoffpunkten zugeordnet ist. Die Leuchtstoff tripel sind in Dreiecksgruppierung angeordnet, wobei jeder Punkt eines Tripeis durch das dazugehörige Maskenloch von einem der drei. Elektronenstrahlen erfaßt wird. Ein Deekungsfehler zwischen den Strahlflecken und den entsprechenden ' Leuchtstoffpunkten ergibt: sich jedoch dann, wenn ein Strahlflecktripel gegenüber dem dazugehörigen Punkttripel insgesamt von der Schirmmitte radial nach außen verschoben wird. Dieser sogenannte "radiale Deckungsfehler": wird durch eine Axialverschiebung der Ablenkzentren der Elektronenstrahlen gegen den Schirm mit zunehmenden Äblenkwinkeln verursacht.

Ein weiterei¹ Deckungsfehler ergibt sieh, wenn

die einzelnen Strahlflecke eines.Tripeis voneinander weg ver- .-schoben, oder auseinandergespreizt werden. Dieser sogenannte "Degruppierungs-Decküngsfehler" wird hauptsächlich durch dynamische Konvergenzfelder verursacht* Ein weiterer Deckungsfehler ergibt sich, wenn die' Strahlflecke gegenüber der gleichseitigen Dreiecksanordnung verschoben oder verzerrt werden. Dieser Deckungsfehler wird durch die ungleichförmige Einwirkung der rechtwinkligen Rasterablenkfelder auf die gegenüber der Achse versetzten Elektronehstrahl.en verursacht« Entsprechende Deckungsfehler ergeben-sich, wenn die Leuchtsto.ffpunkte. eines Tripeis aufgrund bestimmter'Eigenschaften

-4- 16H369

des PunktdPucksystems in dieser Weise verzerrt gedruckt werden. Derartige Deckungsfehler werden als "astigmatische Deckungsfehler" bezeichnet.

Außerdem ergeben sich Deckungsfehler, wenn ein Leuchtstoffpunkt und der dazugehörige Strahlfleck einzeln um unterschiedliche Strecken relativ zu den Zentren der dazugehörigen Tripel infolge einer scheinbaren Abnahme des Abstandes der punktdruckenden Lichtquellen und der Elektronenstrahlen von der Mit telachse bei zunehmenden Ablenkwinkeln verschoben werden. Dieser Deckungsfehler wird als "perspektivischer Deckungsfehler" bezeichnet.

Andere Ursachen von Deckungsfehlem zwischen den Strahlflecken und den Punkten sind die Einwirkung des erdmagnetischen Feldes auf die Elektronenstrahlwege und die Auswirkung von Verzerrungen oder Verwerfungen der Frontplatte beim Evakuieren der Röhre.

Bisher wurden bei der Fertigung von Röhren der genannten Art die radialen Deckungsfehler, die Degruppierungs-Deckungsfehler und die perspektivischen Deckungsfehler bis zu einem gewissen Grade mit Hilfe einer bestimmten Röhrengeometrie sowie durch die Verwendung spezieller Schirmdruckmethoden und -einrichtungen kompensiert. Eine solche Kompensationsmethode ist in der USA-Patentschrift 2 885 935 vom 12.5*1959 beschrieben. Dabei wird eine optimale Korrektur der Degruppierungs - und der radialen Deckungsfehler

101885/0294

-5- ".·■■.■ /

dadurch erhalten, daß man einerseits eine Lochmasken-Schirmanordnung verwendet, bei welcher der Abstand zwischen der Maske und dem Schirm sich in bestimmter Weise von einem ; Maximum in der Röhrenmittelachse bis zu einem Minimum nahe dem Rand der Anordnung in einer gegebenen Entfernung von der Schirmmitte ändert, und daß man andererseits in den Strahlengang von der Lichtquelle zur Lochmaske im Schirindruckapparat j dem sogenannten "Lichtgehäuse", eine spezielle lichtbrechende Einrichtung oder Linse mit einer einzigen Symmetrie-Mittelebene einschaltet . Eine derartige Linse liefert.jedoch eine annehmbare Deckung der Strahlflecke mit den Leuchtstoff punkten nur bei Farbbildröhren mit einem maximalen Strahlablenkwinkel von ungefähr 70° und ,.nur entlang der Symmetrieiinie:. Bei Röhren mit größeren Ablenkwinkeln, z.B. 90°, und mit einem unrunden Schirm, beispielsweise einem Rechteckschirm, kann der Deckungsfehler, der durch das von der Linse gebrochene Licht in nicht auf der Symmetrielinie liegenden Bereichen hervorgerufen wird, das tragbare Ausmaß , übersteigen, . _: *

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kathodenstrahlröhre vom Loehmaskentyp zu schaffen, bei der die Leuchtstoffpunkte mit Hilfe des photographischen Druckverfahrens so angebracht sind, daß über die gesamte Schirmfläche der Röhre eine annehmbare Deckung der Strahlflecke mit den Leuchtstoffpunkten erhalten

wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Fertigung der Kathodenstrahlröhre ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Korrekturlinse angewendet wird.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen

Röhre wird der Leuchtschirm in einem Lichtgehäuse gedruckt, in welchem eine oder mehrere erfindungsgemäß konstruierte Speziallinsen verwendet werden, um eine annehmbare Korrektur oder Kompensation für sämtliche Ursachen von Deckungsfehlern über die gesamte Schirmfläche zu erhalten. Im Falle einer Dreifarben-Bildröhre mit drei Elektronenstrahlen wird für das Drucken der Punktmuster für jede der drei Farben jeweils

sich eine andere Linse verwendet. Die Erfindung läßt/jedoch auch auf die Herstellung eines Leuchtschirmes für eine Röhre mit nur einem Strahl und einer Leuchtstoffpunktart anwenden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung

ist ein Verfahren zur Herstellung einer Kathodenstrahlröhre mit einem Mosaikleuchtschirm mit einer Anordnung von diskreten Leuchtstoffelementen, einer im Abstand vom Schirm angeordneten Viellochmaske und Einrichtungen zum Projizieren eines Elektronenstrahls durch die Löcher der Maske auf den Schirm mit Hilfe des photographischen Direktverfahrens, wobei auf den Sehirmträger eine lichtempfindliche Schicht aufgebracht und Lichtstrahlen von einer injwe sent liehen punktförmigen Lichtquelle durch die Löcher auf den Schirm projiziert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht-

1Q98Ö5/O294

-γ- 1614368

strahlen zwischen der Lichtquelle und der Schicht optisch gebrochen-werden, derart, daß an einer Vielzahl von vorbestimmten, über die gesamte Schirmfläche verteilten Punkten jeweils ein diskreter Flächenbereich der Schicht so belichtet wird, daß eine annehmbare Kompensation sämtlicher Zustände, die andernfalls Deckungsfehler zwischen diesen diskreten Bereichen und den Auftreff-Flecken des Elektronenstrahls verursachen würden, erhalten wird; und daß anschließend die Schicht zwecks Erzeugung der Anordnung, von diskreten Elementen auf dem Schirmträger entwickelt wird. .

Die erfindungsgemäße Linse für die. Verwendung beim Drucken eines Farbleuchtstoffpunktmusters auf der Frontplatte einer Röhre, einer gegebenen Art,,· beispielsweise einer 48 cm-Rechteckfarbbildröhre mit 90°-Ablenkung, kann mittels der folgenden yerfahrerissehritte hergestellt werden:

;■-, ■·-·■■.:" 1, Eine Frontplätte gegebener Krümmung, z.B. sphärischer Krümmung wird hergestellt,·

2. Eine'.Vie!lochmaske gewünschter Krümmung wird hergestellt; - .·-

. . 3. Ein Leuchtstoffpunktmuster wird auf die

Frontplatte dadurch aufgedruckt, daß auf die Frontplatte eine lichtempfindliche Schicht aufgebracht wird, die Frontplatte und die Maske im /vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet.werden, die lichtempfindlich^,. Schicht mit die Maskenlöcher durchsetzenden Lichtstrahlen beliehtet «ird und die Schicht zwecks. Entfernung der unbelichteten Teile entwickelt wird;

4. Die Maske und die belichtete Prontplatte werden in eine fertige, betriebsbereite Kathodenstrahlröhre eingebaut;

5. Während die Röhre unter Abtasten des aufgedruckten Punktmusters mit einem Elektronenstrahl betrieben wird, werden die Richtung und der Betrag des Deekungsfehlers zwischen den Strahlflecken und den entsprechenden Leuchtstoffpunkten'an jeder von einer Vielzahl von über die gesamte Schirmflache verteilten Datenpunkten gemessen;

6. Die Gesamtzahl der Datenpunkte kann z.B. auf 250 bis 300 Punkte durch Interpolieren zusätzlicher Datenpunkte zwischen den gemessenen Punkten vermehrt werden;

7. Für jeden der Datenpunkte in den Verfahrensschritten 5. oder 6 wird unter Verwendung des entsprechenden Deckungsfehlers an dem betreffenden Punkt die dreidimensionale Neigung ermittelt, die an einem entsprechenden Punkt auf der Oberfläche einer theoretischen Linse erforderlich ist, die bei Verwendung in einem anschließenden Druckverfahren den Deckungs fehler arr dem betreffenden Datenpunkt kompensieren oder weitgehend korrigieren würde. Diese Neigungen werden vorzugsweise in zur Linsenoberfläche normale Vektoren umgerechnet;

8. Die theoretische Linsenoberfläche nach Schritt 7 kürzt dadurch approximiert, daß ein bivariantes Polynom, das den errechneten Neigungen oder Normalvektoren genügt, aufgestellt wird,-am- eine Beschreibung einer lconti-

005/0254

nuierliehen Oberfläche der herzustellenden Linse zu erhalten;

9. Das die Oberfläche beschreibende bivariante Polynom nach Schritt 8 wird auf ein oder mehrere Bänder zum Steuern einer programmgesteuerten Fräsmaschine (NC-Fräsmasehine) übertragen;

10. Eine der gewünschtenLinsenoberfläche

entsprechende Linsenform wird durch die NC-Maschine und das Band hergestellt; und

11. Die gewünschte Linse wird auf der Form hergestellt. .

Der Schirmdruck-Verfahrensschritt 5 kann an

sich ohne Verwendung einer Linse im Lichtgehäuse durchgeführt werden, in welchem Falle die hergestellte Linse allein in einem Lichtgehäuse zum Drucken des Leuchtschirms (eine Farbe) für eine kommerzielle Rohre zu verwenden wäre. Jedoch wird verfahrensgemäß in Schritt 5 mit mindestens einer Linse bekannter Ausbildung gearbeitet, wobei dann die Beschreibung dieser Linse in Schritt'f mit aufgenommen und die resultierende neue Linse zusammen mit der ersten Linse für die Fabrikation kommerzieller Röhren verwendet wird. Andererseits kann man in Schritt 3 auch eine oder-mehrere Linsen verwenden und dann eine neue Linse zum Ersatz für eine oder mehrere dieser Linsen bei der Fabrikation der Röhren, fertigen, wobei die neue Linse die Brechungseigenschaften der ursprünglichen Linse aus Schritt j mit einschließt.

Beim Verfahren der Fertigung von korrektur-" linsen für die Fabrikation Dreifarbenröhren wird vor dem

109085/Qiii *

Schritt 4 der Schritt 3 für jedes der drei Farbpunktmuster einzeln durchgeführt, während die Deckungsfehlermessungen in Schritt 5 vorzugsweise für alle drei Farben gleichzeitig durchgeführt werden. Die anschließenden Schritte werden dann wieder für jede Farbe einzeln durchgeführt, um drei verschiedene Linsen, je eine für jede Farbe, herzustellen.

.Jede nach dem Verfahren hergestellte fertige Linse wird vor der kommerziellen Verwendung geprüft, indem man mit ihr ein Leuchtstoffpunktmuster auf die Frontplatte einer Experimentierröhre druckt, diese Röhre in Betrieb setzt und erneut den Deckungsfehler an den gleichen oder verschiedenen Punkten mißt. In den meisten Fällen hält sich dabei der Deckungsfehler in bestimmten, kommerziell tragbaren Toleranzgrenzen. Falls es sich bei diesem Test jedoch herausstellt, daß der verbleibende Deckungsfehler nicht tragbar ist, wird das gesamte Verfahren wiederholt, wobei unter Verwendung der zuletzt gefertigten Linse in Schritt j5 eine neue, den Anforderungen bezüglich der Deckungsgenauigkeit genügende Linse hergestellt wird.

Nachstehend wird anhand der beigefügten

Zeichnungen eine Ausführungsform der Erfindung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Dreistrahl-Lochmasken-Farbbildröhre unter Veranschaulichung der Ursachen der radialen und Degruppierungs-Deckungsfehler'j

10988Β/029Λ

Fig. 2 im Axialschnitt ein für das erfindungsgemäße Verfahren verwendbares Lichtgehäuse; . '

Fig. "3 den Grundriß einer Bildröhrenfrontplatte mit Angabe von verteilten Punkten, an denen die Deckungsfehler gemessen werden können;

Fig. 4 und 5 schematische Teildarstellungen

in der Schnittebene nach Fig. 2 zur Erläuterung des Vorgangs des Drückens der Leuchtstoffpunkte; ",

Fig. 6 im Querschnitt eine erfindungsgemäß gefertigte Linsenform mit. einer darauf abzusendenden Glasplatte;

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung nach dem Absenkvorgang; und

Fig. 8 die fertige Linse im Querschnitt.

Fig. 1 veranschaulicht eine Kathodenstrahlröhre der eingangs genannten Art mit einem Kolben io> in dem drei Elektronenstrahlsysteme 11, 12 und 13 in beispielsweise koplanarer oder Dreiecksanordnung ihre Elektrohenstrahlen gegen die Frontplatte 14 projizieren. Gewöhnlich wird eine- dreieckförmige, zur Mittelachse A-A der Röhre symmetrische Deltaanordnung verwendet· - ~

Bei einer solchen Deltaanbrdnung der Elektronenstrahler hat die Lochmaske 15 eine Vielzahl von im gleichen Abstand voneinander angeordneten Löchern einheitlicher Größe. Der auf der Innenfläche der Frontplatte l4 angebrachte Mosaikschirm I4a besteht aus einer Vielzahl von gleichartig angeordneten Leuchtstoff punkten, wobei jedem Loch Ifja der Maske

ein Tripel von Leuchtstoffpunkten, von denen jeder eine andere Farbe emittiert, zugeordnet ist.

Im Betrieb der Röhre werden die von den drei Elektronenstrahlern 11, 12 und Γ5 ausgehenden Strahlen auf Grund der geometrischen Anordnung der Elektronenstrahler und/oder durch von der Konvergenzeinrichtung 16 erzeugte Konvergenzkräfte auf einen Überkreuzungspunkt in der Nähe des Schirmes l4a konvergiert. Die drei Strahlen werden gleichzeitig so abgelenkt, daiä sie auf der Schirmfläche ein Rechteckraster schreiben. Dabei treten die Strahlen mit Teilen ihres Querschnitts durch die Löcher 15a der Maske I5 hindurch, wobei Jeder Strahl in jedem Leuchtpunkttripel jeweils einen Punkt'bestimmter Farbe erregt.

Mit 18, 20 und 22 sind die drei ein Mittelloch der Maske durchsetzenden Strahlengänge bei unabgelenkten Strahlen bezeichnet. Im unabgelenkten Zustand liegen die Ablenkzentren 24, 25 und 26 der Strahlen l8, 20 und 22 in einer zur Röhrenmittelachse A-A senkrechten Ebene P-P, die ungefähr in der axialen Mitte des Ablenkjoches I7 verläuft. Diese Ebene wird als "Ablenkebene bei Nullablenkung¹¹ bezeichnet.

Wenn die Strahlen aus der Lage 18, 20, 22

in die den Strahlengängen 28, 29, j50 entsprechende Lage abgelenkt werden, konvergieren sie bei bei Fehlen von dynamischen Konvergenzfeldern auf einen Überkreuzungspunkt, der beträchtlich vor dem Schirm l4a liegt. Um eine solche frühzeitige

109885/0294

Überkreuzung zu verhindern, werden die Strählen durch von der Kohvergenzeinriehtung l6 erzeugte dynamische Konvergenzfelder auseinandergespreizt» Beispielsweise zeigen di.e gestrichelten Linien-" 28* und 30* im Vergleich zu den Strahlengängen IS und 22 die Spreizung,, die den Strahlen von den Strahlern 11 und 13 erteilt wird, wenn sie durch das Ablenkjoch if in die den Strahlengängen 28 und 30 entsprechende Lage abgelenkt sind, ^.

Pur den abgelenkten Strahl ist das Äblenkzentrum definiert als der Schnittpunkt des ünabgelenkten Strahlenganges mit der rückwärtigen Verlängerung des Strahlenganges, der sieh ergibt, nachdem der Strahl den Einflußbereich des Ablenkfeldes verlassen hat. Für die Strahlengänge 28, 29 und 30 ergeben sich somit als Ablenkzentren die Punkte 32, 33 bzw. 34.

Wie man sieht, werden bei von der Scliirmmitte abgelenkten Elektronenstrahlen und entsprechender Str^hlspreizung zwecks dynamischer Konvergenzkorrektur die Äblenk« zentren der Strahlen sowohl nach vorn als auch nach außen an die ,neuen, Sfce3jlen> 32^ ^i 0\ verschoben und die Ablenkebene P-P um eine entsprechende Strecke nach vorn in die neue Lage P'-P¹ gerückt. I)as Ablenkzentrüm ^edes Strahls definiert also einen Ort von Punkten längs einer Streekö· Die Vörwärt sver Schiebung der Ablenkzentren entlang der Röhrenachse A-A ist durch die Ablenkung der Strahlen auö der

109685/0294

16H369

Schirmmitte durch das Ablenkjoch 17 bedingt, während die Auswärtsverschiebung von der Achse A-A weg durch das Auseinanderspreizen der Strahlengänge durch die von; der? Konver- . ; genzeinrichtung 16 erzeugten dynamischen Konvergenzfelder bedingt ist. -

Infolge der axialen Vorwärtsverschiebung der Ablenkzentren werden die Auftreffstellender drei Strahlen Von der Mitte des Schirmes 14a radial nach außen verschoben, und zwar um einen für jeden Strahlfleck eines gegebenen Tflpels im wesentlichen gleichen Betrag. Dieses Vorwärtsverschieben der Ablenkzentren unter Auswärtsablenkung der Strahlen führt zu einem Deckungsfehler der Strählflecke in bezug auf Leuchtstoff punkte, die in einem Lichtgehäuse gedruckt sind, bei dem die Lichtquelle ohne Zwischenschaltung einer Korrekturlinse jeweils im Nullablenkzentrum der einzelnen Farben angeordnet ist. , . ■

Als Folge der Auswärtsverschiebung der Ablenkzentren von der Röhrenachse weg wird das Strahlflecktripel in den Außenbereichen des Schirmes 14a auseinandergespeizt oder degruppiert. Ohne entsprechende Kompensationsmaßnahmen sind die Strahlflecktripel in diesen Schirmbereichen größer als die entsprechenden gedruckten Leuchtstoffpunkte, wodurch der Degruppierungs-Deckungsfehler bedingt ist. Sowohl der radiale als auch der Degruppierungs-Deckungsfehler vergrößern sich mit zunehmendem Abstand von der Schirmmitte.

109885/0

161Λ369

Um Leuchtschirme mit annehmbarer Deekungsgenauigkeit ziiischen den Strahlflecken und den Leuchtstoff·- punkten photographisch zu drucken, muß man In das für das Schirmdrucken verwendete Liphtgehäuse eine oder mehrere Korrekturlinsen zum Kompensieren sämtlicher der verschiedenen Deckungsfehlerursachen einbauen. Wie bereits erwähnt, konnte bisher eine annehmbare Kompensation und Deckungsgenauigkeit nur für die mittlere Degruppierung längs eines einzigen Abschnitts der verwendeten Linse erhalten werden, wobei über den übrigen Teil der Linse (und des Schirmes) eine nur teilweise Kompensation möglich war.

Fig. 2 zeigt einen typischen Lichtgehäuseapparat, wie er normalerweise zum Drucken eines Leuchtstoffpunktsehirmes für eine Kathodenstrahlröhre verwendet wird. Das Lichtgehäuse 110 besteht aus einem oben offenen Kasten 111 mit einer Schulter 112, auf welche die schälenförmige Frontplatte 14 der Kathodenstrahlröhre aufgesetzt wird. Die Frontplatte 14 kann später mit ihrem offenen Rand 115 abdichtend an., ein weiteres Teil (in Fig. 2 nicht gezeigt) angebaut werden,, so daß, der fertige Röhrenkolben entsteht. Die Front platte[JM trägt auf ihrer, innenfläche 14b den Leuchtschirm l4a ,nach FIg, 1 sowie eine Anzahl von Stiften Il8 zum lösbaren Befestigen oder Aufsetzen der Lochmaske 15 (Fig. 1-). Vor dem Aufsetzen der Frontplatte 14 auf den Kasten 111 wird die Fläche l4b mit einem Üblichen lichtempfindlichen Ätzsehutzmittel, beispielsweise mit Ammoniumdichromat sensibili-

109865/0234

16U3S9

-ιβ- ·■

siertem Polyvinylalkohol beschichtet. Auf der Außenfläche der Frontplatte 14 befinden sich eine Anzahl von Warzen oder Vorsprüngen 119, die in entsprechende.Ausnehmungen im Kasten 111 passen, so daß die Frontplatte 14, in genau bestimmter Orientierung auf dem Lichtgehäuse 110 angeordnet werden kann.

. Am Boden des Kastens 111 befindet sich ein Gehäuse 120, in dem eine Lampe 121 sowie ein verjüngt zulaufender Lichtleiter oder Kollimator 122 angeordnet sind. Als Lampe 21 kann eine UV-Lampe, beispielsweise eine 1 kW-Hochdruck-Quecksilberdampflampe vom Typ BH6 der General Electric Company verwendet werden. Der Kollimator 122 ist oberhalb der UV-Lampe 121 angeordnet und von dieser weg auf eine kleine Fläche oder einen "Punkt" 124 verjüngt. Der Punkt 124 liegt in einer bestimmtmen Ablenkebene mit vorbestimmtem Abstand d von der Mittelachse A-A der Frontplatte 14. Die Schnittebene in Fig. 2 verläuft durch die Mittelachse A-A und die Punktlichtquelle 124. Das Gehäuse 120 kann auf einem Drehtisch 125 angeordnet sein, der auf eine Anzahl von vorbestimmten Stellungen schaltbar ist. Zum Feststellen des Tisches 125 in. diesen Stellungen ist eine Einrichtung mit einem federgespannten Drückerstift 126, der in entsprechende Ausnehmungen im Tischrandeinrastbar ist, vorgesehen. Durch dieses Einrasten des Tisches 125 und des Gehäuses 120 kann die Lichtquelle 124 auf die verschiedenen Stellungen für das Drucken der einzelnen Leuchtstoffpunktmuster geschaltet werden. -

• ■ ■"-■■■ ■- t

. Der Tisch 125 haltert mittels einer Anzahl von Stützen 128 einen zwischen der Lichtquelle 124 und der

109885/0294

Frontplatte 14 angeordneten Träger 127. Der Träger 127 hat eine der Lichtquelle 124 gegenüberliegende öffnung 129, auf der ein lichtbrechendes Element oder eine Linse 130 angeordnet werden kann. Dadurch wird die Linse Γ50 in einer festen Winkellage zur Lichtquelle 124 gehalten, wenn letztere bewegt wird* .'

Der Tisch 125 kann auch weggelassen werden, wobei dann das Gehäuse 120 unmittelbar auf dem Boden des Kastens 111 und der Träger 127 unmittelbar an der Kastenwand befestigt sind. In diesem Falle sind die Lichtquelle 124 und die Linse I50 fest angeordnet, so daß man mehrere solche Lichtgehäuse 110 für die Herstellung der verschiedenen Leuchtstoff punktmuster auf einer, gegebenen Frontplatte 14 vorsehen muß» - . -

Bei den üblichen Schirmdruckv^rfahren ist

die Lichtquelle für die Belichtung der verschiedenen Leuchtstoff punktmuster im wesehtlichen in einem ^lfFarbzehtrum erster Ordnung" des betreffenden Strahls angeordnet. Ein Farbzentrum erster Ordnung läßt sich definieren als der Schnittpunkt einer Geraden 'durch die Mitte eines gegebenen Leiiehtstoffpunktes und des dazugehörigen Mäskenloches jpit der Ablenkebene für den betreffenen Leuchtstoffpunkt. Mit "dazugehöriges Maskenloch" ist dabei dasjenige Maskenloeh gemeint\ durch das der Strahl beim Erregen des hetreffendenLöuchtstoffpunkts hindurehtritt. In der üSA-iatentschrift $ 282 69I vom Ii11.1966 ist ein Verfahren zum Leuchtschirmdrucken be-

109885/0 2

schrieben, bei dem die Lichtquelle in einem Farbzentrum zweiter (oder höherer) Ordnung angeordnet ist, das in der* Ablenkebene um eine bestimmte Strecke seitwärts verschoben ist und von dem aus der druckende Lichtstrahl ein anderes Maskenloch durchsetzt als der den betreffenden Leuchtstoffpunkt erregende Elektronenstrahl. Dadurch werden die Degruppierungsfehler größtenteils kompensiert und die Deckungsgenauigkeit der einzelnen Strahlflecke und Leuchtstoffpunkte auf dem Schirm verbessert.

Erfindungsgemäß kann mit Farbzentren sowohl erster Ordnung als auch höherer Ordnung gedruckt werden. Bei dem hier beschriebenen Beispiel wird der Einfachheit halber mit Farbzentren erster Ordnung gearbeitet. Entsprechend ist in Fig. 2 die Lichtquelle 124 im wesentlichen in einem Farbzentrum erster Ordnung angeordnet, Dieses Farbzentrum ist um eine Strecke d von der Hittelachse A-A versetzt, die sich

La

aus der Formel q = ^S errechnet, wobei q der Abstand zwischen Maske und Schirm längs der Mittelachse,L die Entfernung zwischen Farbzentrum und dem Schirm 116 in der Mittelachse und a der Abstand zwischen den Maskenlöchern bedeuten.

Als Linse 130 in Fig. 2 könnte irgend eine bekannte Linse verwendet werden, die für die teilweise Korrektur oder Kompensation der verschiedenen Strahl- oder Druckfehler geeignet ist. Vorzugsweise verwendet man eine Linse, von der bekannt ist« daß sie eine möglichst weitgehende

109885/0294

Korrektur liefert, so daß die zusätzlichen Korrekturerfordernisse möglichst gering sind. Im vorliegenden Falle sei vorausgesetzt, daß für die Linse 130 eine bekannte Linse, die entsprechend dei! USA-Patentschrift 2 885 935 hergestellt ist und eine weitgehende Korrektur sowohl des radialen Deckungsfehlers als auch des Degruppierungsfehlers entlang ihrer Symmetrielinie liefert, verwendet wird.

Der erste Sehritt des Verfahrens zum Herstellen einer neuen Linse für einen neuen Röhrentyp, beispielsweise einer ^ecm-Rechteckfarbbildröhre mit 90° Ablenkung besteht in der Auswahl und/oder der Herstellung einer Frontplatte 14 gegebener Kontur. Die Frontplatten für 48cm-und ^Sem-Röhren sind nahezu sphärisch, während die Frontplatten der früheren 6j5,5cm-Röhren eine, komplexe Kontur haben. Beispielsweise kann die Innenfläche l4b einen sphärischen Radius von 68,102cm (2.6 ,.812 Zoll) haben. Als nächstes wird1 eine Lochmaske 15 für die gewählte Frontplatte hergestellt. Vorzugsweise wird die Kontur der Maske I5 so ausgebildet, daß bei auf die Platte aufgesetzter Maske der Abstand q¹ zwischen Maske und Platte, gemessen längs des Strahlenganges, sich zwischen einem vorbestimmten. Maximalwert, z.B. ungefähr 1,02cm (0,4 Zoll), in der Mitte und einem vorbestimmten kleineren Wert bei einem gegebenen Radius nahe.dem Schirmrand ändert. Diese Änderung von q* hat zur Folge, daß.die Größe der Strahlflecktripel und der^ Leuchtstoffpunktt^ipel in^ der fertigen Röhre über die gesamte Sehirmflache ungefähr gleich ist. Bei dem oben

16U369

genannten Pronfcplattenradius kann eine Maske mit einem sphärischen Radius von 65,45cm (27,27 Zoll) verwendet werden. , - . .

Die gewählte Frontplatte 14 und Lochmaske 15 werden zusammen mit der Linse Γ30, mit einem lichtempfindlichen Belag auf der Frontplattenfläche 14b, in das Lichtgehäuse eingebaut (wie in Fig. 2 gezeigt), und ein Leuchtstoffpunktmuster wird auf der Fläche 14b in üblicher Weise gedruckt und entwickelt. Dies kann beispielsweise das grünemittierende Punktmuster sein. Anschließend kann der Druckvorgang für das Rot-Punktmuster und das Blau-Punktmuster wiederholt werden. Für die verschiedenen Muster kann in diesem Verfahrensschritt gewünschtenfalls jeweils die gleiche Linse 130 verwendet werden.

Die Anordnung der bedruckten Frontplatte 14 und der Maske I5 wird dann mit dem Kolbentrichter, dem Röhrenfuß und anderweitigen Teilen zu einer betriebsfähigen, evakuierten Loehmasken-Farbbildröhre zusammengebaut. Die Röhre wird in normaler Weise betrieben, wobei der Schirm mit dem Strahl (oder den Strahlen^, wenn alle drei Farben vorhanden sind) abgetastet und der Deckungsfehler zwischen den Strahlflecken und den Leuchtstoffpunkten an einer Vielzahl von über die gesamte Schirmfläche verteilten Stellen gemessen wird. Fig. 3 zeigt beispielsweise eine Verteilung von Stellen P., Ρ-, P- usw., auf der Frontplatte l4, an denen der Deckungsfehler gemessen werden kann. Die gezeigten Stellen sind auf

109885/0294

1114369

zur Achse A-A in Fig. 1 und 2 konzentrischen Kreisen sowie .auf Radiallinien entsprechend den zwölf Stundenorten einer Uhr angeordnet. An jeder Stelle spltießt die Messung des Deckungsfehlers den dreidimensionalen Ort des betreffenden Punktes im Raum sowie die Größe und die dreidimensionale Richtung des !Deckungsfehlers ein» Der Ort der Funkte im Raum kann auf einen beliebigen Bezugspunkt bezogen werden. '

Für das MessenundAufzeichnendies Deckuhgsfehlers kann man sich z.B. des folgenden Verfahrens bedienen: An jeder von 65 über den Schirm verteilten Stellen wird wäh*. rend des Betriebs der Röhre eine mikrophotogpäphisehe Auf-' nahTne einer kleinen Gruppe von Leuchtstoff punkten gemacht. Die einzelnen Stellen werden nach Ziffernblattpositionen (ührorten) aufgezeichnet, die später auf Azimutwinkel in Radiants relativ zu einer gegebenen Achse übertragen werden» Jede Photographic erfaßt eine Fläche von ungefähr sechs mal sieben Leuchtstoffpunktreihen* Als erstes weiden die Zentren von drei Paaren von Leuchtstoffpunkten und Strahlflecken im Mittelbereich jeder Photographie ermittelt* Sodann wird die Größe und Richtung des Deckungsfehlers für jedes Paar von Strahlflecken und Punkten gemessen und aufgezeichnet, und zwar für jede Färbe, Die drei Deckungsfehlervektoren für jede Farbe werden gemittelt (durch Mittelung der Vektorkomponenten). λ

Vorzugsweise wird der jeweilige Abstand q zwischen Maske und Schirm parallel zum Strahlengang an jeder

16H3S9

Stelle gemessen, um die etwaige Abweichung vom. korrekten Wert von q¹ zu ermitteln. Sodann werden erforderlichenfalls die gemessenen Deckungsfehlervektoren für jede Farbe bezüglich der Abweichung vom richtigen Wert von q¹ korrigiert, - Die Deckungsfehlermessungen werden gewöhnlich

an fünf im wesentlichen identischen Röhren vorgenommen, die mit derselben Linse 13O gedruckt sind, und die korrigierten Deckungsfehlervektoren für jede Farbe an jedem entsprechenden Punkt der fünf Röhren werden gemittelt. Im vorliegenden Falle ergibt dies 63 gemittelte Deckungsfehlervektoren für jede Farbe. Da für die anschließend vorzunehmenden Rechnungen eine große Anzahl von Datenstellen erforderlich sind, werden zusätzliche Datenstellen durch Interpolieren von Stellen zwischen den gemessenen Datenstellen bis zu insgesamt ungefähr 25O Vektoren für jede Farbe gewonnen.

. Der nächste Verfahrensschritt ist die Bestimmung des räumlichen Ortes der zu den Punkten und Strahlflecken der einzelnen Datenstellen gehörigen Maskenlöcher. Dies geschieht, wie in Fig. 4 gezeigt, in der Weise, daß zuerst der Weg oder Strahlengang eines Lichtstrahls vom ort B der Lichtquelle durch die Linse I]JQ zum Ort D der einzelnen Datenstellen bestimmt wird· Beim Drucken des Punktes D in Fig. 4 ist ein Lichtstrahl BEFCD in die Linse an einer Stelle B in einem Winkel Q. mit dem Lot EG zur Linsenoberflache an dieser Stelle eingetreten und innerhalb der Linse auf einen Weg oder Strahlengang SF in einem Winkel C^ mit

103885/0294

dem gleichen, verlängerten Lot (EH) gebrochen worden. Beim Austreten aus der Linse I]JO ist der Lichtstrahl abermals vom Weg EP auf den neuen Weg PD gebrochen worden. Da die Linse 150 keilförmig ist, sind die beiden Strahlengänge BE und PD nicht parallel. Durch Bestimmen des Schnittpunktes C des Strahlenganges FD mit der Maske 15 erhält man den Ort des betreffenden Maskenloches.

Der räumliehe Ort der Stelle D ist ermitteis worden, und der Ort der Stelle B sowie die Positionen der Linsenoberflächen sind bekannt. Es ist somit erforderlich, den Strahlengang BEFCD zu bestimmen* Dies geschieht durch Approximieren, indem man eine Gerade BD zwischen den Punkten B und D (gestrichelt dargestellt) zieht. Aus dem Schnittpunkt E¹ dieser Geraden.BD. mit der Linse 13O kann man den Strahlengang bestimmen, dem ein Lichtstrahl auf dem Weg BE¹ und durch die Linse auf dem Weg E¹P zu einem Punkt D* auf dem Schirm folgt. Dies geschieht mit Hilfe des Snellsehen Gesetzes: NsIn Θ, = H_ sin θ«, wobei II. der Brechungsindex des ersten Mediums (Luft) und BL der Brechungsindex des zweiten Mediums (Glas) bedeuten.

Der Vektor DD¹, der den sich infolge der Geradenapproximation ergebenden Fehler repräsentiert, wird dann vektioriell von der Geraden BD subtrahiert, was den Punkt D" ergibt. Eine zweite Gerade wird von B nach D" gezogen, und ein neuer korrigierter Strahlengang durch die Linse wird bestimmt, der den Ort eines Punktes zwischen D" und D ergeben

100005/0294

1614389

sollte. Diese Reihe von Approximationen wird solange fortgesetzt, bis der Fehler zwischen dem Schirmpunkt eines errechneten Lichtstrahls und dem Punkt D nicht mehr als 0,000127cm (50 Mikrozoll) beträgt. Der schließlich errechnete Strahlengang fällt im wesentlichen mit dem Strahl.weg BEFD zusammen. Kennt man die Lage dieses schließlich errechneten Lichtstrahls und die Lage der Maske 15 an der Stelle, wo der errechnete Strahl durch sie hindurchtritt, so kann man das Loch C, durch das der errechnete Strahl hindurchtritt, um den Punkt D zu treffen, bestimmen* - . _;

. Der Ort C des Maskenloches für jede Datenstelle

wird in entsprechender Weise ermittelt. Diese Werte werden J

-■"■-■.. - ί

dazu verwendet, die OberflMchenkontur einer neuen Linse für ί jede Farbe zu bestimmen, die zusammen mit der Linse Γ50 für

das Drucken von Kathodenstrahlschlrmen mit annehmbarer Deckungs- ^}

genauigkeit der Strahlflecke und Leuchtstoffpunkte Über die )

gesamte SöhirmflEche verwendet werden soll. Fig* 5 zeigt die ..'}

Linse lj50 in der gleichen Lage relativ zur Maske 15 und zum (

I Schirm l4a wie in Fig. 2 und 4. Beispielsweise repräsentieren ^;i C und D das gleiche* Loch bzw. den gleichen Leuchtstoffpunkt wie in Fig* 4. Der Punkt S ist die gemessene Mitte des dem Leuchtstoffpunkt D entsprechenden Strahlflecks, so daß DS der gemessene Deckungsfehler zwischen den beiden ist. Die Aufgabe besteht darin, die Neigung in einem entsprechenden

Punkt L auf einer theoretischen Linse 1^2 zu bestimmen, die |

bei Verwendung zusammen mit der Linse 130 einen Leuchtstoff-

punkt an der Stelle S statt an der Stelle D. drucken würde. Dazu zieht man eine Gerade vom Punkt S nach rückwärts durch das Loch C, die an der Stelle J auf die Linse IjJO trifft· Der Weg JK eines die Linse 130 durchsetzenden gebrochenen Strahls wird dann mit Hilfe des Snellschen Gesetzes ermittelt. Sodann wird der Weg KL dieses Strahls durch die Linse 132 bestimmt* Wenn die beiden Linsen in optischem Kontakt angeordnet und aus Material mit gleichem Brechungsindex gefertigt sind, ent-· spricht der Wog KL lediglich einer geradlinigen Fortsetzung des Weges JK. Die Punkte S und C sind damit ermittelt. Dieser Punkt J und der Weg JL können so bestimmt werden, daß damit der räumliche Ort des Punktes L bestimmt wird.

Nachdem der räumliche Ort des Punktes" L bestimmt ist, kann diejenige elementare Neigung der Oberfläche der Linse im Punkt L errechnet werden, die erforderlich ist, um einen Lichtstrahl BL so zu brechen, daß er dem Weg LK durch die Linse folgt. Der Punkt B entspricht einer Lichtquelle und kann, muß aber nicht, sich an der gleichen Stelle befinden, wie in Pig. 2 und 4. Die elementaren Neigungen der Linse in bestimmten Datenpunkten x, y, ζ ihrer Oberfläche kann durch die Ausdrücke 4§__ und ~ in dem in Fig. 4 dargestellten Koordinatensystem ausgedrückt werden, wobei die z-Achsä parallel zur Achse A-A verläuft und χ und y die rechtwinkligen Koordinaten in einer zur z-Achse senkrechten Ebene sind. Die Neigung der Linsenoberfläche in den einzelnen Linsendatenpunkten wird in einen zu der den einzelnen Schirmdaten-

ORJStNAL

1Q9885/Ö25K

punkten entsprechenden Elementarebene oder Berührungsebene der Oberfläche normalen vektor umgerechnet.

Der nächste Schritt besteht darin* eine Beschreibung einer stetigen tiinsenoberflache anzufertigen* die weitestmöglich die Kontur derjenigen Oberfläche approximiert* die durch die Vielzahl der auf den gemessenen Deckungsfehlerdaten erhaltenen Normalvektoren definiert ist* Diese stetige Linsenoberfläche kann durch ein bi- oder divariantes Polynom gedrückt werden:

wobei ζ die Höhe oder der Abstand der Linsenoberflache in jedem Punkt (x, y) dieser Oberfläche von einer bestimmten x-y-Ebene, i und j die Exponenten von χ bzw. y in den einzelnen Ausdrücken des Polynoms und U₁ , sämtliche Koeffi-• - 0 ·*■*J ■ -_; -■-."-■.

zienten der (x y^)-Ausdrücke im gewünschten Polynom bedeutet, Die Gleichung (1) läßt sich wie folgt ausdrucken:

wobeiOL-\, die Auflösungskoeffizienten und P. .(x*y) divariante Polynome in χ und y bedeuten. In aufgelöster Form Gleichung (2) folgendermaßen aus:

Um die betreffenden Gleichungen zu vereinfachjen, wird eine Abbildung von (i, j) in ganze Zahlen wie folgt^ eingeführtt

T6H369

Dienerte von X (i,J) für die ganzzahligen Werte von i und J in Gleichung (2a) betragen

Is 0 10 2 10 3

3=0010120.
': 1(1*3) =0 1 Z "j K 5 6

Es sei angenommen, daß N= 1+j. Dann ist die Oberfläche ζ« von der Ordnung Ny wenn sämtliche (1,^)-Paare in Gleichung (2) der Bedingung X(1,3)·^ 1(0,N) genügen und wenn 1(1,J)I(CN-I) für mindestens ein (!,jJ-Paar ist. Beispielsweise für N =10, I(ö,N) = 65 und ΐ (2v8)=i 65.

Gleichung (2) Wird nun für eine Oberfläche der Ordnung N wie folgt geschriebens

wobei i und

Die partiellen Ableitungen von Zjj in bezug auf pc, y und ζ sind dann:

fwV ■ ^ ■'"■ '-·■ ■ . "'-_ ^: ",."',-. j (x*y) ;* QT^ (5a)

4 (x#y) =#V (5b)

wobei P^x die Größe ^| und P^y die Größe ψ- repräsentieren.

1OS8ÖS/O204

Der Vektor mit ^_x, <£ und β" als Ri chtungs zahlen repräsentiert den zur Oberfläche ζ normalen Vektor, im Sinne des kleinsten Quadrates wäre, es erwünscht, die Differenzen zwischen dem obigen Vektor und dem Satz von durch die Daten gegebenen Norma!vektoren zu miriimalisieren. Man sollte also

N
ein OL ^ finden, so daß:

=Minimum (6)

wobeivt einen bestimmten Datenpunkt, m die Gesamtzahl von Linsendatenpunkten und ~ und ~ die aus den einzelnen Linsen da tenpunkt en ermittelten Elementarneigungen oder Neigungsdifferentiale bedeuten. Durch Substituieren aus Gleichungen (5) in Gleichung (7) ergibt sich:

(N)

= Minimum

Durch Bildung der Normalgleichungen für die Auflösungs-N

koeffizienten O^ . . erhält man:

109885/0294

■as*

wobei iQUiV) == O*i,..>|(0>N)« Nach Umordnen der Ausdrücke nimmt Gleichung (8) die form ant -::. /■■·.; \ _;y- .

dz, 1

:dx!

_sy

Das durch Gleichung (9) defisnierte meichungssysteitt ent* icoppelt sieh, wenni . _: ν ;

- ö, und

Wenn die Bedingungen (10) dtirqh geeignete Bestijnnün^ der Größen P₄ >. erfüllt sind, kahft- man Gleichung (9) nach den

einzelnen Auflösungskoeffi^ienten Ov» * . auflösen· Unter

■ ■■■■■■ -.:■■.■=. ' - ■· ' - "■' ■■ : ^:-M ^" :■■-:',:-■ JM den Bedingungen (10) verschwinden jsämtliche Ausdrück# Qu *

der Summation von ($) a^flfJ? denjenigen, für die J(i_f3) ν), und Gleichung (9) kann die folgt gesQhrieben werden»

109885/02

ro

nachstehend ist eine Methode gezeigt, wie man die. Größen P₄ . so bestimmen kann, daß die Bedingungen (lö) tatsächlich gelten;

β.

P_kj für 1 ψ ο, (12a)

k - 0

Dann ist;

^Pk '

= Q

; für

für

k = 0

Durch Multiplizieren von Gleichung (Ij5ä) mit P* und Gleichung (l^b) mit P^ - Addieren der resultierenden Gleichungen und Summieren über die Daten erhält man« wenn I I 0: ·.

109885/0284

Σ (*ί.

,J)-I k^O

=1

(ι, j)

β,

k = O

(14)

Auf Grund der Bedingungen (10) ist die linke Seite der GIeim chung (l4) Null. Durch Umordnen der rechten Seite ergibt sich, wenn 1 ^= 0:

k = O- L.

s 5}

IiV/

(15

Da die innere Summe auf der rechten Seite von Gleichung (15) auf Grund der Bedingungen (10), außer wenn k=l(ii,v), Null ist j

"J.-iY

_t V- auflösen,

kann man, wenn i f o, nach den erforderlichen

indem man k = I (μ,ν) substituiert!
ra_ ι

,(i*J) SL =i

(16a)

wobei

= l,...I(i,j)-l und 1 4 0·

109885/0294

.,a. 16Μ369

Den Gleichungen (13), (l4) und (15) entsprechende' Gleichungen können für i = O in ähnlicher Weise aus Gleichung (12b) abgeleitet werden und die der Gleichung (I5) entsprechende Gleichung kann nach ß^¹*^ aufgelöst werden, was ergibt:

in

■ ■ ^(l6b)

l-y ■■ ■

wobei I (*i,v) = 0,2,5,9.,. und i = 0.

'°- Die Gleichung (4) für die gewünschte Linsenoberfläche kann jetzt nach irgend einer gewünschten Ordnung ausgewertet werd.en, und zwar unter Verwendung der Schlüsselgieichungen

. (N) (11), (12), (IJa), (IJb) und (l6) für OL . . , P. ., P^ .,

.. . ¹^J J-iJ ^xiJ

^Pi,j/ bzw» J3 _{t Be}-j_ _der Konstruktion einer Linse werden die Berechnungen vorzugsweise so ausgeführt, daß man ein Polynom der Ordnung N = 10 erhält, was, wie gefunden wurde, eine Linsenoberfläche ergibt, welche die aus den gemessenen Deckungsfehlerdäten ermittelten Elementarüeigungen genügend nahe approximiert, um auf dem Schirm der Kathodenstrahl_röhre ein 'Leuchtstoffpunktrauster zu drucken, das eine annehmbare Deckungsgenauigkeit zwischen St'rahlfleck und Leuchfcpunkt über die gesamte Schirmflache aufweist,-· --

Als eirr verhältnismäßig einfaches Beispiel --.ergibt sich dan Verfahren nur .Auswertung der Cbei'fläclio .. In G.! eiehun/;; (':)

109885/029'. BAD OR1G.NAL

für lediglich die ersten vier Ausdrücke, d.h. ti is zum Aus*»

2 - '"-'■■■' '■"■■·■ " - '■"·■ ■ ' ■■' -^:- ■■ "" druck χ ,wie folgt: , -. -. ' ^;.

Z -

N ~

Da P_n =1, ist der erste Augdruck Gt_n. _A,d;h. eine Konstante, die den Ort ζ des Mittelpunktes auf der I-insenoberflache : bestimmt. Man nehme jetzt P_{1 rt}=x und P_{A r}==y, wobei man be« achte, daß die Bedingung^(10) durch diese anfängliche Wahl erfüllt ist, so daß P ^ ^ =--'l»3

Aus Gleichung(11) ergibt sich:

m ■;■■. , /, ,

Σ c M^ u. üä ρ* ν ^K cbcl/ 1,0 * elyl/7 1 »Q ^;

i,₀) J

Dl . ■-,- ,. ■■■-.-■ ..

"in ·

109885/029A

16H369

: und

_py

Aus Gleichung (12a) bei i =f O ergibt sichs ^P2,0 ^{= X?}l,0 ⁺ .^fll*O^pl,.0 ^{+ ß}oll ^P0,l

=. χ + XBi]₀+ **>_Otl

Aus Gleichung (l6a) bei i f 0 ergibt sichs m ■

L i*o i,o^{; F} i,o ^{+ txp} .i,o^{J 1}^ i,p

_ß2,0

1*0 m _ ₂

(2x)

und

(D ι

109885/0294

ο²*⁰ V=I

a M = Ov.

m' :

'■■■■". ^m Folglich: ^pq,_o=^i| ^₁

P^x = 4x + τ- J 2x

if

²^⁰ " '

•>'^; J¹¹

2x)^J

Jetzt sind s'ämtliche Ausdrücke des Ζ. -Polynoms bis: ein-

schließlich zum Ausdruck'χ bekannt, und man kann schreiben:

rs ⁺ m

10S8857

ι 2_ 2χ)Ί

^m -C=T -»

.(4a

4 = ι

Es sei beispielsweise angenommen, daß die Dajenpunkte und Neigungen auf der angenommenen Linsenoberfläche wie folgt sind:

= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 χ = 0 2 0 -2 0 +4 0 -4 0 y = 0 0 2 0-2 0+4 0-4

dz = 0 -0,2 0,1 0,2 -0,2 0,1 0,2 0 -0,1 dx

£ζ = ο -0,1 -0,1 0,1 -0,1 0,1 -0,2 -0,1 0,2 dy .·

Setzt man diese Werte in Gleichung (2a) ein, so erhält man: Z_n =0^0 + |(0-0,2+0, 1+0,2-0,2+0, 1+0,2+0-0,1)

+ ^ (0-0,1-0,1+0,1-0,1+0,1-0,2-0,1+0,2

(0-0.4+0-0,4+0+0 _f 4+0+0+0)

16(0+4+0+4+0+15+0+16+0)

₌ W 4--I_x -²V- ^¹. ^²

^fCV"0,0 90 "" 90 8OO "^v *

Nimmt man die X-Y-Ebene in der Mitte der Linsenoberfläche, so ißt OLo,0 Null und

-Π ⁼ⁱ -J- ^x " ^- ^y " ™- ^x
109885/029 '.

16H369

Wenn z_N auf die Ordnung N = 10, bei welcher I(O,N) =65, ausgewertet wird, beträgt die Gesamtzahl von Ausdrücken 66 abzüglich derjenigen, die als Null ausfallen. Offenbar wäre es unpraktisch, wenn nicht unmöglich, eine solche Gleichung ohne die Hilfe eines Computers auszuwerten und für die Herstellung der gewünschten Linse zu verwenden.

Für die Auswertung von z« bis zur gewünschten Ordnung wird ein Computer, beispielsweise vom Typ RCA-604, so programmiert, daß er mit den Eingangsdaten ~ und ~ an den verschiedenen Stellen (x,y) auf der aus den Deckungsfehlerdaten ermittelten idealen Linse die durch die Gleichungen (4), (11), (IH), (15a), (13b) und (16) vorgeschriebenen mathematischen Operationen bis zu der gewünschten Ordnung N durchführt. Als Ausgangsgröße liefert der Computer eine Beschreibung der Oberfläche der gewünschten Linse auf Mag« netband in APT-Sprache. APT (Automatisch programmierte Werkzeuge) ist die Bezeichnung die einem bekannten System oder einer Folge von Computer-Programmen zukommt, wobei a) Angaben in APT-Spraehe eingegeben werden, b) die durch diese Angaben befohlenen oder implizierten Rechnungen durchgeführt werden, Schnittvektoren für die maschinelle Bearbeitung eines durch die AED-Angaben beschriebenen Teils errechnet werden und ein Lochstreifen für die maschinelle Bearbeitung des Teils auf der spezifizierten NC-Maschine (numerisch gesteuerten Maschine) ausgegeben wird.

109885/0294

-38- 16U369

Der vom Computer ausgegebene APT-sprachige Streifen wird dann in einen Computer eingegeben, der im AFP-System programmiert ist, beispielsweise einen Computer vom Typ 7094, um die Oberflächenbeschreibung auf ein HC-Band für "die Steuerung der für die Herstellung des betreffenden Teils zu verwendenden NC-Fräsmaschine (numerisch gesteuerten Fräsmaschine) umgeschrieben wird, wobei als HC-Fräsmaschine beispielsweise eine Pratt-» Whitney-Maschine mit einem Ben— dix-Steuergerät verwendet werden kann.

Mit dem NC^Band des Computers wird dann die spezielle Maschine so' gesteuert, daß sie auf einer Metallplatte« bel~ spielsweise aus konosionsbeständigem Stahl, die als Fore für die Herstellung der gewünschten Linse verwendet werden soll, die gewünschte Oberfläche ausscheidet. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt einer solchen Form l40 mit einer durch die NC-Maschine auf die Oberflächenkontur der gewitschten Linse geschnittenen Oberfläche VVd,

Die gewünschte Linse sowie die gegebenenfalls verwendete erste Linse 130 können aus irgend einem geeigneten transparenten optischen Material, beispielsweise Glas oder Klarkunststoff hergestellt werden.

Es gibt verschiedene Methoden für die Herstellung der gewünschten Linse mittels der Form IkQ, Eine davon ist das Aufse.jikverfahren, bei dem die Formfläche in geeigneter Weise so behandelt wird, daS das Glas an ihr nicht anhaften

ORIGINAL

109885/0294

-39- 16U369

kann, und dann eine ebene Platte I50 aus optischem Glas auf die Form aufgelegt und in einem Ofen auf die Erweichungstemperatur des Glases erhitzt wird, so daß das Glas sich durch Schwerkraft in innige Berührung mit der Formflache IkZ absenkt, wie in Fig. 7 gezeigt. Bei diesem Aufsenkvorgang erhält die Oberfläche der Platte 150 eine Oberflächenkontur 162, die im wesentlichen identisch ist mit -der Oberflächenkontur 1^2 der Form. Die Platte I50 wird dann aus der Form 14O herausgenommen und durch Flachschleifen oder anderweitiges Entfernen der in Berührung mit der Form gewesenen Unterseite entlang der durch die gestrichelte Linie Id^ in Fig. 7 angedeuteten Ebene zu der gewünschten Linse 160 (gezeigt in Fig. 8) geformt.

Da die ObeEfläche 1β2 der Linse I60 im wesentlichen der durch die Gleichung (4) beschriebenen Oberfläche entspricht, ist sie eine ausreichend gute Approximation der theoretischen Linsenoberfläche, die durch die im Zusammenhang mit Fig. 5 ermittelten Normalvektoren(|~, |~ ) definiert ist, so daß die Linse I60 zusammen mit der Linse lj50 in einem Lichtgehäuse für das Drucken eines Leuchtstoffpunktschirmes einer Farbe mit annehmbarer Strahlfleckpunkt-Deckungsgenauigkeit über die gesamte Schirmfläche verwendet werden kann.

Man kann aber auch die brechenden Eigenschaften der beiden Linsen I30 und I60 in einer einzigen Linse für die

109885/029

-4ο- 16H369

Verwendung im Lichtgehäuse kombinieren.

Wie erwähnt, werden drei getrennte Linsen, je eine für jede Farbe, auf Grund der Deckungsfehlerdaten konstruiert und.hergestellt, wobei dann die drei verschiedenen Farbpunktmuster nacheilander mit den drei Linsen, jeweils entweder allein oder zusammen mit einer Linse IJO, gedruckt v/erden.

1 ü 3 8 8 Π / Π 2 9 h .

Claims (8)

16U369

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen einer Kathodenstrahlröhre mit einem Mosaikleuchtschirm mit einer Anordnung von dis«» kreten Leuchtstoffelementen, einer im Abstand vom Schirm angeordneten Lochmaske und einer Einrichtung zum Projizieren eines Elektronenstrahls durch die Löcher der Maske auf den Schirm, durch photographisches Direktdrucken, wobei eine lichtempfindliche Schicht auf den Schirmträger auf*» gebracht wird, Lichtstrahlen von einer im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle über die,Maskenlöcher durchsetzende Strahlwege projiziert werden und dann die Schicht zwecks Erzeugung der Anordnung von diskreten Leuchtstoffelementen entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß difi Lichtstrahlen auf dem Weg zwischen der Lichtquelle und der Schicht optisch gebrochen werden, derart, daß ein diskreter Flächenbereich der Schicht jeweils an einer Vielzahl von vorbestimmten Stellen belichtet wird, die über die gesamte Schirmfläche so verteilt sind, daß sämtliche Zustände, die andernfalls einen Deckungsfehler zwischen den diskreten Flächenbereichen und den Auftreff-» flecken des Elektronenstrahls der Röhre verursachen würden, annehmbar kompensiert werden.

109885/0234

,42- IS 14369

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen dadurch gebrochen werden, daß in ihren Strahlengang ein lichtbrechendes Teil mit einer stetig gekrümmten Oberfläche ohne Symmetrie eingeschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen dadurch gebrochen werden, daß sie nacheinander durch das lichtbrechende Teil und ein weiteres lichtbrech_en(j_es n»_eii von gegebener Oberflächenkontur, das unmittelbar bei dem ersten lichtbreeilenden Teil angeordnet ist, hindurchtreten.

4. Verfahren nach Anspruch 1 zum Herstellen einer Farbbildröhre mit mehreren Anordnungen von diskreten Leuchtstoffelementen, dadurch gekennzeichnet, daß für das Anbringen jeder weiteren Anordnung von Leueht« Stoffelementen auf dem Schirmträger die einzelnen Schritte jeweils wiederholt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge*· kennzeichnet« daß die stetig gekrümmte Oberfläche des lichtbrechenden Teils dadurch ermittelt wird, daß man eine fertige Röhre mit Lochmaske, bei der ein Deckungsfehler zwischen den Leuchtstoffelementen und den Strahlauftreff»

109885/0294

flecken "besteht, in Betrieb setzt, die Richtung und den Betrag des Deckungsfehlers an jedem von einer Vielzahl von vorbestimmten über die gesamte Schirm-flache verteilten Punkten mißt und die stetige Oberfläche des lichtbrechenden Teils mit einer Vielzahl von Neigungen aii solchen Punkten dieser Oberfläche bestimmt, die jeweils den von der Messung erfaßten Deckungsfehlerpunkten 'auf dem Schirm entsprechen, wobei die Neigungen aus den entsprechenden Messungen des Deckungsfehlers errechnet werden, derart, daß die durch das lichtbrechende Teil hindurchtretenden Lichtstrahlen die Anordnung von diskreten Elementen so drucken, daß diese Elemente den entsprechenden Auftreffflecken des Elektronenstrahls der Röhre entsprechen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e kennze ichnet, daß die einzelnen Neigungen jeweils aus der Messung des Deckungsfehlers in dem entsprechenden vorbestimmten Punkt, dem Ort des zu dem vorbestimmten Punkt gehörigen Maskenloches und einer Messung des Ortes des Strahlflecks, den der Elektronenstrahl beim Hindurchtreten durch das betreffende Maskenloch bildet, errechnet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stetige Oberfläche des lichtbrechenden Teils dadurch ermittelt wird, daß ein

1 0 9 8 8 5 / 0 2 9

divariantes Polynom entsprechend den berechneten Neigungen gebildet wird; und daß das lichtbrechende Teil mit derjenigen stetig gekrümmten Oberfläche versehen wird, die durch dieses Polynom beschrieben wirdi

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die stetige Oberfläche des lichtbrechenden Teils durch das divariante Polynom:

Z =

I=J = O

beschrieben wird, wobei ζ der Abstand der Oberfläche an irgend einem Punkt (x,y) der Oberfläche von einer gegebenen X-Y-Ebene, P. .(x,y) orthogonale divariante Polynome in χ und y, <X. . die Auflösungskoeffizienten der Ausdrücke von

•J-J J

P. .(x,y) bedeuten und die Werte von Λ. , und P. .(x,y)

·*·* J Ij J Ij J

Ausmessungen des Deckungsfehlers an einer Vielzahl von vorbestimmten, über die Schirmfläche verteilten Punkten mit einer unkompensierten Kathodenstrahlröhre im Betrieb derselben ermittelt werden.

9, Verfahren nach Anspiuich 8, dadurch gekennzeichnet, dal? die stetige Oberfläche der.

10988 5/02 9W-

lichtbrechenden Teils in den den vorbestimmten Schirm-.punkten entsprechenden Punkten (x,y) dieser Fläche die Elementarneigungen auf der Oberfläche einer theoretischen lichtbrechenden Einrichtung, die für die Kompensation der die Deckungsfehler in den Sehirmpunkten erforderlich ist, weitgehend approximiert.

109885/0294

L ^H -, Leerseite