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Belichtungsplatte zum Einstellen der Lichtverteilung und Verfahren
zu ihrer Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf eine Belichtungsplatte zum Einstellen
der Lichtverteilung bei der Herstellung von Leuchtschirmen für Farbbildröhren sowie
auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Belichtungsplatte.
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Das wesentlichste Einsatzgebiet fUr die Erfindung liegt in der Herstellung
von Farbbildrdhren vom Schwarzmatrixtyp.
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Eine Farbbildröhre vom Schwarzmatrixtyp besitzt eine Struktur, in
der die zwischen den die Bildelemente darstellenden Farbpunkten oder Farbstreifen
vorhandenen Leerstellen mit einem schwarzen Material ausgefUllt sind. Bei dem heute
üblichen Verfahren fur die Herstellung eines Leuchtschirms fUr eine solche Farbbildröhre
vom
Schwarzmatrixtyp wird in einer Schicht aus einem schwarzen Material
eine Vielzahl von Matrix löchern, also Löchern, in die später Farbmaterial eingefüllt
werden soll, ausgebildet. Die Ausbtldung dieser Matrixlöcher geschieht im allgemeinen
in folgender Weise. Auf die Innenseite eines Schirmes wird eine Schicht aus Photoresistmaterial
aufgebracht und anschließend durch eine Maske hindurch belichtet, so daß durch einen
anschließenden Kopierprozeß Punkte oder Streifen zur Ausbildung kommen. Die Gestalt
der auf diese Weise entstehenden Photoresistpunkte oder Streifen entspricht etwa
der der später auszubildenden Farbbildelemente für die drei Primärfarben, also rot
R, grUn G und blau B, und auch die Lage der Punkte oder Streifen auf dem Schirm
entspricht der der späteren Farbbildelemente.
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Auf die die Photoresistpunkte oder Streifen aufweisende Innenseite
des Schirmes wird sodann ein schwarzes Maserial aufgebracht, und anschließend wird
eine Behandlung mit Wasserstoffperoxyd vorgenommen, um sowohl die auf die aufkopierten
Punkte oder Streifen aufgebrachten Anteile des schwarzen Materials als auch die
Photoresistpunkte oder Streifen selbst zu entfernen, so daß die gewünschten Matrixlöcher
entstehen. Bei einer Farbbildröhre, in der die Breite oder der Durchmesser des verwendeten
Elektronenstrahls größer ist als der Durchmesser oder die lichte Weite der Matrixlöcher,
hängt die Helligkeit auf dem IeuchtschSrm unmittelbar von den Abmessungen der Matrixlöcher
ab. Es ist daher erforderlich, die Intensität der Belichtung, die beim Kopierprozeß
für die Ausbildung der Matrixlöcher auf die Photoresistschicht für die den Primärfarben
rot, grUn und blau entsprechenden Punkte oder Streifen gleichförmig zu halten, um
zu vermeiden, daß die Helligkeit für diese drei Primärfarben ungleichförmig wird.
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Beim normalen KopierprozeE3 werden drei Lichtquellen so postiert,
daß sie diejenigen Lagen einnehmen" die in der späteren Farbbildröhre der Anordnung
der Elektronenkanonen fUr die drei Grundfarben rot, grün und blau entspre chen.
Da jedoch diese drei Lichtquellen in einem Ublicherweise als "S"-Dimension bezeichneten
konstanten Abstand von der Mittelachse des Schirmes und winkelmäßig um jeweils 1200
gegeneinander versetzt angeordnet sind, variiert die Intensität der von den den
drei Grundfarben rot, grün und blau zugeordneten Lichtquellen auf den Leuchtschirm
projizierten Lichtstrahlen in Abhängigkeit von dem auf die S-D1mension und den Einfallswinkel
auf dem Schirme zurückgehenden Abstande Als weitere Faktoren, die zu einer Ungleichmäßigkeit
der Lichtintensität führen können, sind Unterschiede in der Intensität zwischen
den verschiedenen Lichtquellen selbst, das heißt Unterschiede in der Lichtverteilungscharakteristik
zwischen den als Lichtquellen verwendeten Quecksilberdampflampen, Unterschiede im
Diffusionsverhalten der verschiedenen Kondensorlinsen infolge von Ungleichmäßigkeiten
in deren Oberflächenstruktur und schließlich Unterschiede in der Wirkung von Kompensatonslflnsenzu
nennen, die den Lichtweg dem späteren Weg der einzelnenvElektronenstrahlen annähern
sollen.
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Eine der Ublichen Maßnahmen für eine Kompensation der Differenz in
der Lichtintensität ist die Verwendung von photochemischen Filtern, diese Filter
zeigen jedoch keine befriedigende Lichtdurchlässigkeitsverteilung, so daß sich Init
ihrer Hilfe keine sehr genaue Kompensation der Intensitätsunterschiede erzielen
läßt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Belichtungsplatte
zum Einstellen der Lichtverteilung bei
der Herstellung von Leuchtschirmen
für. Farbbildröhren zu schaffen, die unter Vermeidung der oben geschilderten Mängel
der bisher Ublichen Arbeitsweise eine Kompensation der Intensitätsunterschiede für
das den drei Grundfarben entsprechende Licht mit hoher Genauigkeit ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Belichtungsplatte
aus einer photographischen Trockenplatte besteht, die nach Belichtungg Entwicklung
und Kopierung ein modifiziertes Bildmuster für ein Netallniederschlagfilter trägt,
durch das hindurch sie von einer Lichtquelle her unter Ausrichtung entweder des
Filters oder der Trockenplatte senkrecht zur optischen Achse der Lichtquelle bei
gleichzeitiger Einstellung des jeweils anderen Elements weder senkrecht noewarallel
zur optischen Achse der Lichtquelle belichtet worden ist.
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Ein bevorzugtes Verfahren für die Herstellung einer solchen erfindungsgemäß
ausgebildeten Btlichtungsplatte ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,daß in
den Strahlengang des von einer Lichtquelle ausgehenden Lichts ein Metallniederschlagfilter
mit einem vorgegebenen Lichtdurchlässigkeitsmuster und eine photographische Trockenplatte
in dieser Reihenfolge und derart eingefügt werden, daß von diesen beiden Elementen
entweder das Filter oder die Trockenplatte senkrecht zur optischen Achse der Lichtquelle
steht, während das jeweils andere Element weder senkrecht noch parallel zur optischen
Achse der Lichtquelle verläuft, und daß das aufgrund der Belichtung von der Lichtquelle
her durch das Filter hindurch in der Trockenplatte entstehende modifizierte Abbild
des Lichtdurchlässigkeitsmusters des Filters entwickelt und kopiert wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren
wird ein Filter mit einem Lichtdurchlässigkeitsmuster in Form konzentrischer Kreise
verwendet9 und außerdem kann es zweckmäßig sein, die optische Achse der Lichtquelle
gegenüber der Mittelachse des Leuchtschirms in Entsprechung zur Anordnung-des darauf
abzuscheidenden Leuchtstoffmaterials zu versetzende Der Kern der Erfindung liegt
also in einer Belichtungsplatte und einem Verfahren zu deren Herstellung, wobei
ein Metallniederschlagfilter mit einer einem bestimmten Muster entsprechenden Lichtdurchlässigke
itsverteilung und eine photographische Trockenplatte so angeordnet werden9 daß sie
weder parallel noch senkrecht zueinander stehen, und Liht .darauf gerichtet wird,
um auf der Trockenplatte durch das Filter hindurch ein bestimmtes Musterbild zu
erzeugen. Die so entstehende Trockenplatte wird in bekannter Weise entwickelt und
kopiert, und sie zeigt dann in Li¢htdurchlässigkeitsmuster, das sich für die Gewinnung
von Leuchtschirmen für Farbbildröhren einsetzen läßt.
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Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung
Bezug genommen in dieser zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung
und Fig. 2 die DurchfUhrung der Belichtung unter Verwendung einer Belichtungsplatte
gemäß der Erfindung.
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Zunächst soll unter Bezugnahme auf die Darstellung in Fig0 1 das
Grundprinzip der Erfindung erläutert werden.
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Ein Metallniederschlagfilter 3 oder eine photographische Trockenplatte
1 wird senkrecht zur optischen Achse 7 einer Lichtquelle 2 ausgerichtet, die in
einem Abstand von von der Mittelachse 4 eines Schirmes 5 angeordnet ist. Das Filter
3 kann beispielsweise eine transparente ~Glasplatte mit einem aufgedampften Film
aus Rhodium oder Inconelsein und zeigt in seiner Lichtdurchlässigkeitsverteilung
ein bestimmtes Muster. Im vorliegenden Falle ist der Bequemlichkeit der Darstellung
und Beschreibung halber angenommen, daß das Metallniederschlagfilter 3 senkrecht
zur optischen Achse 7 der Lichtquelle 2 liegt und daß das Muster fUr ihre Lichtdurchlässigkeitsverteilung
eine konzentrische Konfiguration aufweist. Die Trockenplatte 1 ist so angeordnet,
daß sie mit dem Filter 3 in der Zeichenebene, also in der die optische Achse 7 und
die Lichtquelle 2 enthaltenden Ebene' einen Winkel Q einschließt. Die Lichtquelle
1 wird mit von der Lichtquelle 2 ausgehendem und beim Durchgang durch das Filter
3 entsprechend dessen Lichtdurchlässigkeitßverteilung in seiner Intensität beeinflußtem
Licht belichtet, so daß sich auf der Oberfläche der Trockenplatte 1 ein entsprechend
einjustiertes Muster ftlr die Belichtungsverteilung ergibt. Für den Fall, daß die
Lichtverteilung der Lichtquelle 2, die eine Quecksilberdampflampe und Kondensorlinsen
umfaßt, nicht genau konzentrisch ausfällt, ist es erforderlich, die Lichtquelle
2 zuvor um ihre optische Achse 7 zu drehen, so daß sich eine genau konzentrische
Lichtyerteilung ergibt.
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Anschließend an die oben beschriebene Belichtung wird die Trockenplatte
1 einem photographischen Entwi-cklungsprozeß unterzogen, als deren Ergebnis eine
Verteilung der photogsaphischen Dichte der Trpokenplatte 1 entsteht,' die umgekehrt
proportional ist zum Abstand der verschiedenen Punkte auf der Trockenplatte 1 von
der Lichtquelle
2 während der vorausgehenden Belichtung. Diese
photographische Dichte der Trockenplatte 1 und damit ihre Lichtdurchlässigkeit zeigt
von einem Punkt zu den Nachbarpunkten auf der Trockenplatte 1 eine allmähliche Variation.
Als Ergebnis dieser Behandlung wird eine Belichtungsplatte fUr die Einstellung der
Lichtverteilung erhalten, die als Muster fUr die Verteilung ihrer photographischen
Dichte eine Schar konzentrischer Ellipsen zeigt.
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Bei Verwendung der so erhaltenen Belichtungsplatte in Verbindung
mit einer Kompensationslinse und der oben erwähnten Lichtquelle fUr die Belichtungstehandlung
im Zuge der Herstellung eines Leuchtschirms fUr Farbbildröhren läßt sich eine kompensatorische
Umwandlung der Lichtverteilung gemäß einem konzentrischen Muster in Bezug auf die
optische Achse 7 der Lichtquelle2in eine Lichtverteilung gemäß einem konzentrischen
Muster in Bezug auf die Mittelachse 4 des Schirmes 5 mit hoher Genauigkeit erzielen,
und außerdem läßt sich auch die Beleuchtungsabstufung kompensieren, so daß die auf
die Lage der drei Lichtquellen oder die Anordnung des Licht quellensystems zurückgehende
Intensitätsdifferenz mit hoher Genauigkeit kompensiert werden kann.
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In der Darstellung in Fig. 1 bezeichnen in der die optische Achse
7 der Lichtquelle 2 und die Mittelachse 4 des Schirmes 5 enthaltenden Ebene; die
in Fig. 1 die Zeichenebene ist, die Punkte P1 und P2 diejenigen Stellen aif einer
fertigen Belichtungsplatte gemäß der Erfindung, durch die die von der Lichtquelle
2 ausgehenden Lichtstrahlen
hindurchgehen, während die Punkte P5
und P6 die den Punkten P1 und P2 auf der Trockenplatte 1 entsprechenden Stellen
bezeichnen. Das von der Lichtquelle 2 ausgehende Licht wird durch das Metallniederschlagfilter
3 konzentrisch in Bezug auf die optische Achse 7 der Lichtquelle 2 verteilt und
trifft mit dieser Verteilung auf die Trockenplatte 1.
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FAr diesen Fall berechnen sich die relativen Lichtintensitäten E1
und E2 zur die Punkte P und P6 auf der 5 P6 Trockenplatte 1 gemäß den nachstehenden
Beziehungen:
Dabei bezeichnen @1 und t die Winkel zwischen den jeweiligen Lichtstrahlen und der
Trockenplatte 1, und die Größen k und k' sind Konstante. In diesem Falle kann angenommen
werden, daß die Auswirkung des reflektierten Lichtes infolge der Neigung der Trockenplatte
1 in etwa konstantbleibt, da die Winkel @ zwischen 1 und 90 liegen,
der
effektive Ablenkwinkel für den Lichtstrahl etwa 420 beträgt und der Brechungsindex
für die Trockenplatte 1 bei etwa 1D5 liegt0 Entsprechend berechnet sich der Lichtdurchgang
T1 bzw0 T2 an den Punkten P5 bzw. P6 und damit an den Punkten P1 bzw. P2 entsprechend
den nachstehenden Beziehungen:
wobei g den Gammawert der Trockenplatte 1 bezeichnet und k1 und k2 wiederum Konstante
sind.
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Daraus folgt, daß sich die Lichtintensitäten und #4 an den Punkten
P3 bzw0 P4 auf dem Schirm 5 unter Vernachlässigung von deren tatsächlicher Bewegung
infolge der Brechung, was wegen der geringen Größe der Winkel e zulässig ist, berechnen
zu;
wobei @3 und @4 die Winkel zwischen den an den Punkten P3 bzw.
P4 auf den Schirm 5 auftreffenden Lichtstrahlen einerseits und den Normalen auf
die Schirmoberfläche an diesen Punkten P3 bzw. P4 andererseits sind. Die Schirmoberfläche
weist einen Krümmungsradius R auf, so daß bei Bezeichnung der Koordinaten des Krümmungsmittelpunktes
mit a und b die Beziehung gilt (x-a)2 + (y-b)2 = R2.
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Der Neigungswinkel @ für die Trockenplatte l kann so bestimmt
werden, daß die Lichtintensitäten #3 und einander gleich werden. Wenn daher die
Belichtung mit einer Neigung der Trockenplatte 1 unter einem solchen Winkel Q, daß
die Bedingung einer Gleichheit der Lichtintensitäten 4 und ¼ erfüllt ist, vorgenommen
wird, kann die gewünschte Belichtung durch das Filter 3 erzielt werden.
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Der Wert für den Winkel g variiert in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel
und der effektiven Oberfläche des Leuchtschirms der Farbbildröhre, und es läßt sich
empirisch zeigen, daß bei Verwendung einer photographischen Trockenplatte 1, die
einen Gammawert # zwischen 0,6 und 0,65 aufweist, für eine 5 cm-Bildröhre (1A Zoll-Röhre)
mit einem Ablenkwinkel von 900 ein Wert von 1° ° 33' und für eine 45 cm-Bildröhre
(18 Zoll-Röhre) mit einem Ablenkwinkel von 90° ein Wert von 10 23T für den Winkel
@ angemessen ist.
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Die nachstehende Tabelle zeigt einen Vergleich zwischen der Ungleiohmäßigkeit
in der Beleuchtungsintensität an Stellen auf der Schirmoberfläche, die auf konzentrischen
Kreisen
um die Mittelachse des Schirmes liegen, für den Fall einer Kompensation mit Hilfe
des Metallniederschlag filters 7 einerseits und mit Hilfe einer erfindungsgemäß
ausgebildeten Belichtungsplatte 1' in Verbindung mit einer Kompensationslinse 6
in der in Fig.2 dargestellten Weise andererseits: Schirmabstand Metallniederschlagfilter
Erfindung 60 R 3 (%) 2 (%) 90 R 7,5 2 120 R 6,5 1 150 R 7,2 1 Wie bereits erwähnt,
läßt sich unter Verwendung einer Belichtungsplatte gemäß der Erfindung eine Farbbildröhre
von hoher Qualität erhalten, da sich die durch den Belichtungsprozeß mit Hilfe der
den Primärfarben rot, grün und blau zugeordneten Lichtquellen auftretenden Unterschiede
in der Lichtintensität auf einen Bereich von etwa + 1% begrenzen lassen.
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Bei dem oben geschilderten Ausführungsbeispiel wird das Metallniederschlagfilter
3 zwischen der Lichtquelle 2 und der Trockenplatte 1 angeordnet, um eine Belichtungsplatte
fur> die Einstellung der Belichtungsverteilung zu erhalten, jedoch kann die Belichtung
auch ohne die Verwendung der Platte vorgenommen und die Belichtungseinstellplatte
effektiv zusammen mit dem Metallniederschlagfilter während des Belichtungsvorganges
für die Ausbildung des Farbbildschirmes verwendet werden.
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Außerdem kann das gleiche Ergebnis dadurch erhalten werden, daß anstelle
der Troakenplatte 1 bei dem Beliehtungsvorgang für die Herstellung der Belichtungsplatte
das Metallniederschlagfilter 3 entsprechend geneigt wird.