DE2360321A1 - Belichtungsvorrichtung fuer die herstellung des leuchtschirms einer farbbildroehre - Google Patents

Description

¹ Patentanwälte 2360321

'. ■ Dr. Ing; H. Negendank "

: Dipl. Ing. H. HauK-Dipl. Phys.'W. Schmifz ' ;/,V

^; Dipl.lng.E.Gfc-.jis-Dipl. frig. W-. Wehneri ,·.

I · 8 München % i^ozRrisf ra8ö 23

!Hitachi Ltd* Telefon 5380586

fS-1 ,1-chome, Marunouchi

Chiyoda-ku, Tokyo , 4. Dezember 1973

Japan Anwaltsakte M-29o3

Belichtungsvorrichtung für die Herstellung des Leuchtschirms einer Farbbildröhre -,_:;^„,,_s., .^,__Vi „

Die Erfindung betrifft eine Belichtungsyorrichtung für die Herstellung des Leuchtschirms einer Farbbildröhre mit einer Lichtquelle und einer Korrekturlinse aus Kunststoff, welche im vorgegebenen Abstand von der Lichtquelle angeordnet ist, um das aus der Lichtquelle austretende Licht auf einen Pfad zu lenken, der der ,tatsächlichen Lage des Elektronenstrahls in der Farbbildröhre ange* nähert ist.

Auf die Belichtungsvorrichtung- wird die Frontschale einer Farbbildröhre zusammen mit einer Schattenmaske aufgesetzt. Das aus der Lichtquelle austretende Licht wird zur Belichtung eines unter Lichteinfluß härtenden Lack benutzt. Der Lack kann allein oder zusammen mit einem auf der Frontschale aufgebrachten Leuchtstoff belichtet werden. Durch wiederholte Belichtungen werden die gewünschten Leuchtstoffpunkte der drei Farben erreicht werden.

Am Anfang dieser Herstellungstechnik wurde die Korrekturlinse aus Glas hergestellt. Aber iyrit einer Glaslinse, auf der eine stetig

■■■-.'■'■ ■ -2-

409823/09 18

23S0321

glatte Oberfläche ausgearbeitet ist, kann nur eine Korrektur in begrenztem Maße erzielt werden. Um eine möglichst vollkommene Korrektur zu erreichen, muß eine Korrekturlinse mit unstetigen Oberflächenbereichen benutzt werden, wie sie z.B. in der US-PS 3 628 85o beschrieben worden ist. Es wurde aber festgestellt, daß Glas für die Herstellung einer solchen Korrekturlinse mit unstetigen Oberflächen nicht geeignet ist, sodaß kunstharze, insbesondere Acrylharz νοτ kurzem benutzt worden sind. Allgemein werden aber UV-Strahlen als Belichtungslicht benutzt, sodaß bei häufiger Durchstrahlung einer aus einem Kunstharz hergestellten Korrekturlinse mit UV-Strahlen Schwierigkeiten wie z.B. Zersetzung, Verfärbung und Rißbildung auftreten. Die Bestrahlung mit UV-Strahlen setzt nicht nur die Betriebslebensdauer der Korrekturlinse herab, sondern verringert allmählich auch den Transmissionsgrad des Belichtungslichtes durch die Korrekturlinse hindurch , wenn die Linse allmählich zersetzt (denaturiert) wird. Wenn eine solche denaturierte Linse bei der Ausbildung des Leuchtschirms einer Farbbildröhre benutzt wird, wird die Helligkeit des auf die Innenfläche der Frontschale auffallenden Lichtes herabgesetzt, sodaß eine längere Belichtungszeit erforderlich wird. Obwohl eine Korrekturlinse aus Kunstharz vorteilhaft ist, da die zu ihrer Herstellung erforderliche Anzahl von Verfahrensschritten herabgesetzt werden kann und die Linse in einer Massenproduktionstechnik hergestellt werden kann, ist es doch nachteilig, daß der Transmissionsgrad für das Beiichtungslicht allmählich mit der Zeit abnimmt, und zwar hervorgerufen durch die nachteilige Einwirkung des im UV-Bereich liegenden Anteils des Beliehtungslichtes. Damit wird die Betriebs-

409823/09 18

- 3 - , ■ ■ . ■

lebensdauer der Kcarek tür linse herabgesetzt und es ist ein häufiger Austausch der Linsen erforderlich. Wenn eine Korrekturlinse benutzt wird, deren Transmissionsgrad stetig verringert wird, muß die erforderliche Belichtungszeit stetig angehoben werden. Um eine vorgegebene Anzahl von ein Massenprodukt darstellenden Farbbildröhren herstellen zu können, muß danach die Anzahl der Belichtungs} vorrichtungen vergrößert werden, sodaß erhöhte Installationskosten anfallen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Belichtungsvorrichtung der oben genannten Art zu schaffen, die eine lange Lebensdauer ' aufweist und bei der die Belichtungszeit herabgesetzt werden kann.'

Vorzugsweise soll der Lichtstransmissionsgrad durch die Korrekturlinse aus Kunststoff nicht innerhalb eines Jahres wesentlich ab- _f nehmen. , ■ "

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß zwischen der Lichtquelle und der Korrekturlittse Mittel für das Sperren kurzwelliger UV-Strahlung eingeschaltet sind, die zur Verschlechterung der Lichtdurchlässig-, keitscharakteristik der Korrekturlinse führen würde.

Die Anmelderin hat einen Versuch durchgeführt, um die Beziehung zwischen der Abnahme des Transmissionsgrades der Korrekturlinse aus Kunststoff bzw. Kunstharz von der Wellenlänge der UV-Strahlung festzustellen. Es wurde gefunden, daß die Lichttransmission einer Korrekturlinse aus Acrylharz allmählich abnimmt, wenn die Linse ^

409823/091 8 -4-

mit einer UV-Strahlung bestrahlt wird, die eine kürzere Wellenlänge als 32o mu besitzt. Andererseits wurde gefunden, daß die Lichtempfindlichkeit eines lichthärtenden Lacks (photoresist), der auf idie Innenfläche der Frontschale einer Farbbildröhre aufgebracht Worden ist, für langwellige UV-Strahlung in einer Wellenlänge von ungefähr 4oo mu extrem groß ist. Weiterhin "wurde gefunden, daß bei Sperrung der kurzwelligen UV-Strahlung derart, daß nur langwellige UV-Strahlung auf die Korrekturlinse aus Kunststoff auffällt, eine wirksame Belichtung des photohärtenden Lackes erreicht werden kann ^ ohne daß eine Abnahme der Lichttransmission durch die Korrekturlinse hindurch auftritt.

Die Mittel für das Sperren kurzwelliger UV-Strahlung können manig-j faltig sein. Z. B. kann eine Platte aus weißem Glas oder eine Glasf platte vorgesehen sein, die mit einer Schicht überzogen ist, welfce kurzwellige UV-StEhlung absorbieren kann. Auch kann ein Kollimator aus weißem Glas benutzt werden, der vor der Lichtquelle angeordnet ist und nicht nur kurzwellige UV-Strahlung absorbiert, son+- dern zugleich eine Punktlichtquelle aufbaut. Auch können Kühlmit- ; tel zur Kühlung der Lichtquelle mit einem Agenz imprägniert sein, das kurzwellige UV-Strahlung absorbieren kann. Die vorgeschlagen ι Mittel können kurzwellige UV-Strahlung wirksam absorbieren, sodaß die Betriebslebensdauer der aus einem Kunstharz hergestellten Korrekturlinse verlängert werden kann.

Die Erfindung soll nun anhande der beigefügten Figuren genauer beschrieben werden. Es zeigt:

409823/0918 -5- :

Fig. 1 die Funktion der relativen Empfindlichkeit der auf die

Innenfläche der Frontsehale der Farbbildröhre aufgebrachten!

Leuchtstoffe in Abhängigkeit von Lich^unterschiedlicher
Wellenlänge j

j Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausj gestaltete Belichtungsvorrichtung; .

Fig. 3 den Lichttransmissionsgrad eines Bauteils für die erfindung

; gemäße Absorption kurzwelliger UV-Strahlung in Abhängigkeit von der Wellenlänge und

!Fig. 4 einen Teil einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung.

■ Betrachtet man zunächst die in der Fig. 1 dargestellte relative
Empfindlichkeit eines auf die Innenfläche der Frontschale einer
Farbbildröhre aufgebrachten photohärtenden Lackes in Abhängigkeit _:

[von der Wellenlänge, so findet man, daß der Lack (photoresist) seine !größte Empfindlichkeit bei einer UV-Strahlung mit einer Wellenlänge

I . ■■-".. .

!von ungefähr 4oo mji hat. |

Es wurde gefunden, daß bei Bestrahlung einer auf einem Kunstharz,
z.B. Acrylharz hergestellten Korrekturlinse mit einer UV-Strahlung mit einer Wellenlänge kürzer als ungefähr 32a mu die Lichttransmission der Linse allmählich abnimmt.

In der Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Belichtungsvorrichtung T dargestellt. Die Belichtungsvorrichtung weist
leinen zylindrischen Träger 2, eine in der Mitte der Grundplatte 3 i ; 409823/09 18 . -6- I

des Träger 2 angeordnete Lichtquelle 4 und eine aus einem Kunstharz hergestellte Korrekturlinse 5 auf, die in vorgegebenem Abstand von der Lichtquelle angeordnet und ihr zugewandt ist. Die Korrekturlinse 5 ist auf einem horizontalen Rahmen 6 gelagert, der von dem Träger 2 getragen wird.■Zwischen der Korrekturlinse 5 und der Lichtquelle 4 ist eine weiß oder blau gefärbte Glasplatte 7 angeordnet, die eine Dicke von vorzugsweise 1 mm und die in der Fig.3

gezeigte Lichtdurchlässigkeitscharakteristik besitzt. Die Glasist .
platte 7 auf einem Träger 8 angeordnet, der seinerseits von dem

zylindrischen Träger 2 getragen wird.

Bei der in der Fig. 3 gezeigten Kurve der Lichtdurchlässigkeitscharakteristik ist in der Ordinate die Lichtdurchlässigkeit der Glasplatte 7 und in der Abszisse die Wellenlänge des aus der Lichtquelle austretenden Lichtes aufgetragen. Aus der Flg. 3 ist klar ersichtlich, daß die kurzwellige UV-Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner als 32o mu wirksam abgefangen wird. Wie aus. der Fig. 2 ;ersichtlich ist, ist auf dem Träger 2 die Frontschale ti einer Farbbildröhre mit einer Schattenmaske Io befestigt.

Bei Benutzung der Belichtungsvorrichtung wird die UV-Strahlung im kurzen Wellenlängenbereich aus der aus der Lichtquelle 7 austretenden UV-Strahlung durch die Wirkung der Glasplatte 7 ausgesiebt und die im Strahlengang verbleibenden UV-Strahlen fallen auf die Korrekturlinse 5 auf. Auf diese Weise wird die Korrekturlinse 5 mit einer UV-Strahlung bestrahlt, die frei von dem kurzwelligen Anteil ist, der zu einer Verschlechterung der LichtdurchlässigT

409823/09 18 -7-

keitscharakteristik führen würde, sodaß, eine zeitliche Änderung des Transmissionsgrades zu niedrigeren Werten hin verhindert wird.

Das durch die Korrekturlinse. 5 hindurchgetretene Belichtungslicht fällt durch die Schattenmaske Io hindurch auf die photohärtende Schicht 12 auf, die auf die Innenfläche der Frontschale 11 aufge- ! bracht ist. Daher enthält das auf den Leuchtstoff auffallende | Licht keinen kurzwelligen UV-Anteil, sondern besteht nur aus einer

solchen UV-Strahlung, bei der die photohärtende Schicht ihre größte Empfindlichkeit zeigt. Da die Intensität des Belichtungslichtes nur durch Reflektion an den gegenüberliegenden Flächen der Glasplatte 7 verringert wird, wird durch das Zwischenschalten der Glasplatte 7 die Belichtungszeit nicht in einem bemerkenswert ten Ausmaße vergrößtert. Bei Verwendung der Glasplatte 7 kann die Betriebslebensdaüer der Korrekturlinse und damit der Belichtungsvorrichtung um das Fünf- bis Sechsfache.gegenüber dem Fall vergrößert werden, in dem keine Glasplatte zur Absorption kurzwelliger UV-Strählung benutzt wird.

Wenn, auch bei der bisher beschriebenen Aus führungs form eine Glasplatte 7 mit einer Absorptionscharakteristik für äe Absorption kurzwelliger UV-Strahlung benutzt worden ist, kann der erfindungsgemäße Zweck auch dann erreicht werden, wenn eine Substanz auf die Oberfläche einer gewöhnlichen Glasplatte aufgebracht wird, die kurzwellige UV-Strahlung absorbiert. Hier eignen sich z.B. Derivate der Salicylsäure-ester.

■ - 8 -

Um den Unterschied in den Lichtmengen im mittigen Bereich und dem
Randbereich der Korrekturlinse zu verkleinern, kann ein Filter mit kleiner Lichtdurchlässigkeit im mittigen Bereich und höher Licht-I durchlässigkeit im Randbereich mit einer Glasplatte für das
Sperren kurzwelliger UV-Strahlung kombiniert werden, um die Inten-,sität des Beiichtungslichtes über die gesamte Fläche, der Frontscha

;le 11 gleichzumachen. Bei dieser Aus führungsform kann die durch
den mittigen Bereich der Korrekturlinse hindurchtretende Intensität der UV-Strahlung verringert werden, sodaß die Betriebslebensdauer ^: der Korrekturlins^ noch weiter verlängert werden kann.

In der Fig. 4 wird ein Teil einer anderen Aus führungsform der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung beschrieben, und zwar die
Lichtquelle 4. Bei dem in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Lichtquelle 4 aus einer Quelle 2o für UV-Strahlung,
die oberhalb der Grundplatte 3 angeordnet ist. Oberhalb der UV- ; Quelle ist ein Kollimator 21 für die Sammlung des aus der Quelle j

angeordnet
2o austretenden UV-Lichtes/derart, daß eine Punktlichtquelle auf- ι gebaut wird. Weiterhin ist ein luft- oder wassergekühltes Kühl- ι bauteil 22 für die Absorption der an der Quelle 2o freiwerdenden
Wärme vorgesehen. Schließlich weist die Lichtquelle 4 zwei Träger
23 und 24 für die Positionierung des Kollimators 21 auf. Anstelle
einer Herstellung des Kollimators 21 aus Quarzglas soll hier ein
Material verwendet werden, das kurzwellige UV-Strahlung sperrt,
welche Strahlung die Charakteristik der Korrekturlinse in der oben beschriebenen Weise verändern könnte. Es kann z.B. weißes Glas , verwendet werden. Damit kann auch die in der Fig. 4 gezeigte An- ■

409823/09 1 8 _₉_

Ordnung eine Veränderung der aus einem Kunstharz hergestellten ; Korrekturlinse verhindern. Andererseits kann der, Kollimator 21 !auch in üblicher Weise aus Quarzglas hergestellt werden, In diesem] Fall wird in dem Kühlbauteil 22 ein Agenz eingebaut, das kurzwellige UV-Strahlung absorbiert. Hierfür eignen sich Derivate ider Salicylsäure-ester. Auch kann für den Aufbau der Lichtquelle 2o Glas verwendet werden, das kurzwellige UV-Strahlung sperren kann«

Erfindungswesentlich ist also, daß zwis^en der Lichtquelle und der aus einem Kunstharz hergestellten Korrektürlinse Mittel für .die Absorption kurzwelliger UV-Strählung angeordnet sind, sodaß :eine Änderung der Charakteristik der Korrekturlinse vermieden wird.

-te-

098^3/0918

Claims (8)

1. - _to .

   Patentanwälte

   ' . - Df· Ing. H. Nenendaok

   Dipl Inn H. H. · ^!: ■ Dipl p_r;v₈. w Schmiß

   Hitachi Ltd Dipt. Inq.£. G-. : ■ PipUng. W. Wahnert

   Hitachi Ltd. β M

   5-1,t-chome,Marunouchi Telefon 5380586

   ι --

   ,Chiyoda-ku, Tokyo . 4. Dezember XWI3

   Japan Anwaltsakte M-29o3

   Patentansprüche

   .J Belichtungsvorrichtung für die Herstellung des Leuchtschirmes einer Farbbildröhre, mit einer Lichtquelle und einer Korrekturlinse aus Kunststoff, welche in vorgegebenem Abstand von der Lichtquelle angeordnet ist, um das aus der Lichtquelle austretende Licht auf einen Pfad zu lenken, der der tatsächlichen Lage des Elektronenstrahls in der Farbbildröhre angenähert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (4) und der Korrekturlinse (5) Mittel (7,21) für das Sperren kurzwelliger UV-Strahlung eingeschaltet sind, die zur Verschlechterung ^r der Lichtdurchlässigkeitscharakteristik der Korrekturlinse führen würde.
2. 2. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (7) aus weißem Glas eingeschaltet ist»
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte aus\üblichem Glas überzogen mit einer Substanz eingeschaltet ist, die kurzwellige UV-Strahlung sperren kann.

   409823/Ö918 "ⁿ"

   ■' ■' ' - ■■ ■ ■ ^ΐ !
4. 4. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,j

   daß zusätzlich zwischen der Lichtquelle (4) und der Korrekturlinse (5) ein Filter eingeschaltet ist, der in seinem mittigen Bereich einen kleinen Transmissionsgrad und im Umfangsbereich einen großen Lichttransmissionsgrad aufweist.
5. 5. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,!

   daß vor der Lichtquelle (4) ein Kollimator (2I) aus weißem Glas ι

   angeordnet ist. '
6. 6. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Sperren kurzwelliger UV¹StTahlung ein Kühlbauteil (22) zum Kühlen der Lichtquelle (4) dient, welches

   Bau-teil mit einem kurzwellige UV-Strahlung absorbierenden Agenz imprägniert ist. ..,.= '
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlbauteil 022) mit Derivaten der Salicylsäure-ester imprägniert ist.
8. 8. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß UV-Strahlung mit einer Wellenlänge kürzer als 32o mu gesperrt wird.

   ■A 09 8 23/0918