DE2248643B2 - Belichtungsvorrichtung zur herstellung eines bildschirmes einer farbfernsehbildroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Belichtungsvorrichtung zur Herstellung einer Farbfernsehbildröhre vom Lochmaskentyp mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 87 417 bekannt

Eine mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung hergestellte Farbfernsehbildröhre enthält im allgemeinen Mittel zum Erzeugen von drei Elektronenstrahlen, einen Bildschirm mit einer Vielzahl von Tripein von Leuchtstoffpunkten und eine Lochmaske (Farbauswahlmaske) in geringer Entfernung von und nahezu parallel zu dem Bildschirm. Die Lochmaske enthält eine Vielzahl von öffnungen, die je einem Tripel entsprechen. Jedes Tripel enthält im allgemeinen Leuchtstoffpunkte, die rot, grün, bzw. blau aufleuchten, wenn sie van einem Elektronenstrahl getroffen werden. Unter der Einwirkung von Ablenkmitteln tasten die drei Elektronenstrahlen zusammen die Lochmaske ab, wobei sie sich unter der Einwirkung von Mitteln zum Fokussieren an der Stelle der Lochmaske schneiden. Infolge des

■ο Winkels, den die Elektronenstrahlen miteinander einschließen, treffen die Elektronen, die die Lochmaske durch die Öffnungen passieren, je auf gesonderte Leuchtstoffpunkte auf. Dadurch ist es möglich, die Farbinformation des wiederzugebenden Bildes in die drei genannten Farben zu zerlegen und jede Farbe von einem gesonderten Elektronenstrahl steuern zu lassen.

Da das Muster der Leuchtstoffpunkte auf dem Schirm genau dem Muster der Löcher in der Lochmaske entsprechen muß, wird bei der Herstellung des

Bildschirms im allgemeinen dieselbe Lochmaske verwendet die nachher in der fertigen Röhre vorhanden ist Die Muster der roten, der grünen und der blauen Leuchstoffpunkte werden, je für sich, mit Hilfe einer lichtempfindlichen Schicht angebracht die durch die

Lochmaske hindurch beleuchtet wird. Ein derartiges photochemisches Verfahren ist allgemein bekannt Die Lochmaske befindet sich dabei in derselben Lage in bezug auf den Bildschirm wie nachher in der fertigen Röhre. Für jede Farbe soll die zur Belichtung verwendete Lichtquelle eine andere Lage einnehmen entsprechend den drei verschiedenen Ablenkpunkten der Elektronenstrahlen in dem von den Ablenkmitteln erzeugten Ablenkfeld. Unter einem Ablenkpunkt ist der Schnittpunkt der Verlängerung der Achse eines noch

nicht abgelenkten Elektronenstrahls mit der Verlängerung der Achse oes abgelenkten Elektronenstrahls zu verstehen.

Es ist allgemein bekannt, daß der Ablenkpunkt bei zunehmender Ablenkung als Funktion des Ablenkwin kels eine Verschiebung erfähr; Diese Verschiebung besteht aus einer axialen Verschiebung infolge der Wirkung der Ablenkmittel und einer radialen Verschiebung im wesentlichen infolge der Wirkung der Mittel zum Fokussieren. Unter »axial« ist die Richtung parallel zu der Achse der Röhre zu verstehen. Unter »radial« ist eine Richtung senkrecht zu der Achse der Röhre zu verstehen. Die radiale Verschiebung ist für jeden Strahl in der radialen Richtung seiner Exzentrizität in bezug auf die Achse der Röhre orientiert. Die erwähnte Verschiebung des Ablenkpunktes der Elektronenstrahlen soll mit einer virtuellen Verschiebung der Lichtquelle nachgebildet werden, die von dem Ablenkwinkel abhängig ist, so daß in der Röhre beim Betrieb das Muster der Leuchtstoffpunkte genau den Auftreffstellen der Elektronenstrahlen auf dem Schirm entspricht In der US-PS 35 04 599 wird zu diesem Zweck eine Korrekturlinse verwendet, die sowohl die axiale als auch die radiale virtuelle Verschiebung der Lichtquelle herbeiführt Allgemein läßt sich nachweisen, daß eine derartige Korrekturlinse, die eine axiale und eine radiale virtuelle Verschiebung der Lichtquelle als Funktion des Ablenkwinkels herbeiführt, auch eine virtuelle azimutale Verschiebung der Lichtquelle bewirkt Unter »aizimutal« ist eine Richtung senkrecht zu der axialen und der

radialen Richtung zu verstehen. Infolge der azimutalen Verschiebung dreht sich also die virtuelle Lichtquelle um die Achse der Röhre. Diese virtuelle azimutale Verschiebung, die auch noch von der Richtung der

Ablenkung der Elektronenstrahlen, d. h. von der Stelle auf dem Bildschirm, von der aus die Lichtquelle beobachtet wird, abhängig ist, ist nachteilig, weil sie nicht mit einer entsprechenden azimutalen Verschiebung des Ablenkpunkts des Elektronenstrahls übereinstimmt Die virtuelle azimutale Verschiebung der Lichtquelle führt eine Dehnung der Tripel von Leuchtstoffpunkten auf dem Bildschirm längs einer durch den Mittelpunkt des Bildschirms gehenden Linie herbei. Dadurch wird im allgemeinen eine schlechte Schirmfüllung erhalten. Es sei bemerkt, daß infolge der Krümmung des Bildschirms auch eine Kompression der Tripel von Leuchtstoffpunkten auftritt, so daß es grundsätzlich möglich ist, einen Teil der Dehnung dadurch auszugleichen. Dies ist aber nur in beschränktem Maße erzielbar.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Belichtungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, in der die unerwünschte durch die Korrekturlinse verursachte Verdrehung der virtuellen Lichtquelle weitgehend vermieden und so beherrscht wird, daß mit der restlichen Verdrehung bestimmte ungünstige Effekte vermieden werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer Belichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art nach der Erfindung, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen ergriffen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können Maßnahmen ergriffen werden, wie in den kennzeichnenden Teilen der Unteransprüche 2 bis 7 im einzelnen beschrieben.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist also darin zu erblicken, daß die benötigte Verschiebung einer praktisch punktförmigen Lichtquelle, und zwar abhängig von der betrachteten Stelle am Frontglas, teilweise mit einer reellen Verschiebung des wirksamen benutzten Teils einer länglichen Lichtquelle erreicht werden kann. Dann kann nämlich die restliche benötigte Verschiebung mit Hilfe einer Korrekturlinse erhalten werden, wobei dann auch gewisse Beschränkungen in den Korrekturmöglichkeiten keine Rolle mehr spielen. Im besonderen Maße wird also die erwünschte azimutale Verschiebung einer Korrektur'inse, und zwar wiederum abhängig von der betrachteten Stelle am Frontglas, durch eine Verschiebung des verwendeten Teils der länglichen Lichtquelle mit Hilfe eines besonders ausgestalteten Spalts kompensiert

Die Blendenöffnung kann sich nach der Erfindung in einer ebenen oder in einer zylindrischen Oberfläche, die sich parallel zu der Längsrichtung des lichtemittierenden Teils der Lichtquelle erstreckt befinden. Im letzteren Fall stellt sich heraus, wie an Hand eines nachstehend zu beschreibenden Ausführungsbeispiels nachgewiesen wird, daß eine günstige Ausführung einer Belichtungsvorrichtung nach der Erfindung derartig ist daß die Blende mit einer kreiszylindrischen Oberfläche zusammenfällt, deren Achse mit der Längsrichtung des lichtemittierenden Teils der Lichtquelle zusammenfällt und daß der Abstand der Projektion eines beliebigen Punkts des Spalts auf die genannte Achse von der Projektion der Mitte des Spalts auf die genannte Achse nahezu mit sin²/?/cosß proportional ist, wobei β den Winkel zwischen den beiden projizierenden Linien darstellt. Das Korrekturlinsensystem besteht dann vorzugsweise aus der Kombination einer zylindrischen Linse und einer drehsymmetrischen Linse, die infolge der reellen Verschiebung der effektiven Lichtquelle keine virtuelle azimutale Verschiebung herbeizuführen brauchen. Zum Erhalten einer möglichst homogenen Lichtverteilung über den ganzen Bildschirm nimmt ferner vorzugsweise die Breite des Spalts von der Mitte des Spalts zu jedem der beiden Enden ab.

S Die Erfindung wird für ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Belichtungsvorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 schematisch eine Blende für eine Vorrichtung nach der Erfindung, in einem rechteckigen Koordinatensystem dargestellt und
F ί g. 3 eine perspektivische Ansicht dieser Blende.
In F i g. 1 bezeichnet 1 eine Belichtungsvorrichtung, auf der ein Fenster 2 mit einer Lochmaske 3 befestigt ist

■ S Die Lochmaske enthält eine Vielzahl von öffnungen, von denen einige nichtmaßstäblich dargestellt sind und von denen eine mit 4 bezeichnet ist Die Mittel zur Befestigung der Lochmaske 3 in dem Fenster 2 und des Fensters 2 auf der Belichtungsvorrichtung 1 sind nicht dargestellt

Auf dem Fenster 2, auf der der Lochmaske zugekehrten Seite, ist eine nicht dargestellie lichtempfindliche Schicht zur Herstellung eines Bildschirms auf dem Fenster 2 angebracht Dabei wird ein allgemein bekanntes photochemisches Verfahren verwendet. Die lichtempfindliche Schicht wird durch die Löcher 4 der Lochmaske 3 hindurch von der schematisch dargestellten Lichtquelle 5 belichtet Die Lichtquelle 5 ist eine scheinbar linienförmige Lichtquelle einer rohrförmigen Gasentladungslampe und befindet sich in einer halbkreisförmigen Blende 6 mit einem Spalt 7. Die Achse der Blende 6 und der Lichtquelle 5 liegt in der Zeichnungsebene. Von einem beliebigen Punkt der Lochmaske 3 aus wird ein scheinbar punktförmiger Teil 18 der Lichtquelle S beobachtet Ein Lichtstrahl ist mit 8 bezeichnet und schließt einen Ablenkwinkel φ mit der Achse 9 des herzustellenden Bildschirms ein. Der Lichtstrahl 8 passiert das Korrekturlinsensystem 10.

Aus F i g. 1 ist bereits ersichtlich, daß die Lage des scheinbar punktförmigen Teils 18 der Lichtquelle 5 von φ und von der Ablenkrichtung abhängig ist, wie nachstehend an Hand der F i g. 2 näher erläutert wird. Das Korrekturlinsensystem 10 dient zum Erhalten eines Teils der benötigten virtuellen Verschiebung der Lichtquelle, welcher Teil derartig ist, daß keine oder nahezu keine azimutale Verschiebung auftritt. Obgleich das Korrekturlinsensystem 10 als eine einzige Linse dargestellt ist kann es auch aus mehreren Linsen und insbesondere aus einer Zylinderlinse und einer drehsym-

jo metrischen Linse bestehen. Die Blende 6 und das Korrekturlinsensystem 10 liegen im Zusammenhang mit der exzentrischen Anordnung der Elektronenstrahlerzeugungssysteme in der herzustellenden Farbfernsehbildröhre etwas exzentrisch in bezug auf die Achse 9.

In Fig.2 ist ein rechteckiges Achsensystem mit Achsen X, Yund Z dargestellt Die Achse Zfällt mit der Achse 9 der F i g. 1 zusammen. Die schematisch dargestellte Blende 11 mit einem als eine Linie dargestellten Spalt 12 entspricht den Bezugsziffern 6 und 7 der Fi g. 1. Längs der Y-Achse erstreckt sich die hier nicht dargestellte langgestreckte Lichtquelle. Der Radius der Blende 11 ist mit R bezeichnet. Ein Lichtstrahl ist mit 8 bezeichnet geht von dem Punkt 14 aus, passiert den Spalt 12 im Punkt 13 und weist den Ablenkwinkel φ auf. Die Mitte 17 des Spalts 12 ist parallel zu der X-Achse und weist eine Projektion 15 auf die Y- Achse auf. In der Figur sind weiter in bezug auf die Richtung des Lichtstrahls 8 die Winkel α, β und θ

dargestellt, wobei θ der azimutale Winkel zu der Z-Achse der Projektion des Lichtstrahls 8 auf die X, V-Ebene ist. Der Winkel φ hestimmt somit die Größe der Ablenkung und der Winkel θ die Richtung, in der abgelenkt wird. Aus der Figur ist ersichtlich, daß ein Lichtstrahl mit φ = 0 von dem Punkt 15 ausgeht. Der dargestellte Lichtstrahl 8 geht von dem Punkt 14 aus, wodurch sich eine radiale Verschiebung As in Richtung der Y- Achse ergibt

As = As\ - As₂(S. F i g. 2).

Weiter geht aus dieser Figur hervor, daß tgjS = tgg> · sin9. Die erwünschte 4s-Korrektur, die durch die Eigenschaften der Ablenkmittel bestimmt wird, ist nahezu proportional mit sin^/cosq». As\ ist eine Funktion von β und somit von tgjS = tgqp · sin6. Vorteilhaft ist z. B. As\ proportional mit

tg²g> · sin²©/ |/1 + tg^-sin²**.

Der Spalt 12 soll dann eine derartige Form aufweisen, daß As\ = k · sin²/f/cos0, wobei k eine Konstante darstellt. Die obenerwähnte Wahl für As\ ist günstig, wie durch Berechnungen nachgewiesen werden kann, im Zusammenhang mit der verbleibenden Korrektur, die mit Hilfe der Korrekturlinse 10 vorgenommen wird (Fig. 1). Aus der Figur läßt sich ableiten, daß As₂ = R cot κ. Die Korrekturlinse 10 soll diese Verschiebung As₂ beseitigen, und weiter noch eine zusätzliche Verschiebung in radialer Richtung herbeiführen, weil die durch die Form des Spalts bestimmte Verschiebung Asi für θ = 0° und für θ = 180° auf Null abnimmt, während außerdem eine axiale Verschiebung in Richtung der Z-Achse (Achse9 in Fig.9) herbeigeführt wird. Dies erweist sich als möglich, ohne daß unerwünschte virtuelle azimutale Verschiebungen herbeigeführt werden, derart, daß für θ = 0°, für θ = 90°, für 0 = 180° und für θ = 2"/0" die erwähnten Bedingungen erfüllt werden und für andere Winkel nur geringe Abweichungen von der gewünschten Korrektur (sin²g>/codg>) auftreten. Diese Abweichungen können auch ausgeglichen werden, aber dann auf Kosten virtueller azimutaler Verschiebungen. Die Korrekturlinse 10 ist zylindrisch gestaltet, woraus folgt, daß sie aus der Kombination

ίο einer drehsymmetrischen und einer zylindrischen Linse zusammengesetzt werden kann. Die Lichtstärkeverteilung der langgestreckten Lichtquelle in zu der V-Achse senkrechten Ebenen ist von β unabhängig. In die y-Achse enthaltenden Ebenen verhält sich die

■s Lichtstärkeverteilung etwa gemäß dem Kosinusgesetz von Lambert. Um eine möglichst homogene Lichtverteilung über den ganzen Bildschirm zu erhalten, muß die Breite des Spalt» angepaßt werden. Im betrachteten Ausführungsbeisp'iel ist die Breite des Spalts für einen

m> bestimmten Winkel β (parallel zu der V-Achse gemessen) gleich cos/? mal die Breite des Spalts in dessen Mitte 17.

In F i g. 3 ist zur weiteren Verdeutlichung die Blende 6 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Spalt 7

ij weist abgeschrägte Ränder 19 und 20 auf.

Es sei bemerkt, daß die an Hand des Ausführungsbeispiels beschriebene Form die Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung keineswegs beschränkt Der wichtigste Aspekt der Erfindung ist der, daß mit Hilfe einer Blende mit einer gekrümmten spaltförmigen öffnung ein zusätzlicher Freiheitsgrad erzielt wird, wodurch Beschränkungen in bezug auf die Korrekturmöglichkeiten einer Korrekturlinse vermieden werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Belichtungsvorrichtung zur Herstellung einer Farbfernsehbildröhre vom Lochmaskentyp mit einer Lichtquelle mit einem langgestreckten lichtemittierenden Teil, einem Korrekturlinsensystem, das eine virtuelle Verschiebung des wirksamen benutzten Teils der lichtquelle mit einer radial zu seiner optischen Achse gerichteten Komponente verursacht, und einer einen Spalt aufweisenden, und zwischen der Lichtquelle und dem Korrekturlinsensystem angeordneten Blende, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt derart gekrümmt ist, daß seine Richtung in der Mitte zur Längsrichtung des lichtemittierenden Teils der Lichtquelle nahezu senkrecht steht und die Richtungen seiner beiden Enden mit der Längsrichtung des lichtemittierenden Teils der Lichtquelle spitze Winkel bilden, wobei die Längsrichtung des lichtemittierenden Teils der Lichtquelle parallel zu der radialen Komponente der virtuellen Verschiebung infolge des Korrekturlinsensystems liegt

2. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sich die Blendenöffnung in einer Ebene befindet die senkrecht zur optischen Achse steht

3. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sich die Blendenöffnung in einer zylindrischen Oberfläche befindet wobei sich die Zylinderachse parallel zu der Längsrichtung des lichtemittierenden Teils der Lichtquelle erstreckt

4. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Blende mit einer kreiszylindrischen Oberfläche zusammenfällt, deren Achse mit der Längsrichtung des lichtemittierenden Teils der Lichtquelle zusammenfällt, und daß der Abstand der senkrechten Projektion eines beliebigen Punktes des Spalts auf die genannte Achse von der Projektion der Mitte des Spalts auf die genannte Achse nahezu mit sin²j9/cos/3 proportional ist wobei β den Winkel zwischen den beiden projizierenden Richtungen darstellt

5. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturlinsensystem aus der Kombination einer zylindrischen Linse und einer drehsymmetrischen Linse besteht

6. Belichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Spalts von der Mitte des Spalts zu jedem der beiden Enden desselben abnimmt