DE2364113A1

DE2364113A1 - Belichtungseinrichtung fuer die herstellung fluoreszierender schirme fuer farbbildroehren

Info

Publication number: DE2364113A1
Application number: DE2364113A
Authority: DE
Inventors: Koichi Maruyama; Iwao Ogura; Toshio Ueda; Eiichi Yamazaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-12-25
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1974-06-27
Also published as: DE2364113B2; DE2364113C3; US3883880A; JPS4988465A; GB1422838A

Description

jDie Erfindung betrifft ein Belichtungsgerät für die Herstellung des Leuchtschirmes einer Farbbildröhre·

!es ist bekannt, daß der Leuchtschirm einer Lochmasken-Farbbildröhre mit regelmäßig angeordneten Phosphorpunkten oder -streifen mit •Hilfe eines fotografischen Verfahrens hergestellt wird. Im Ideal-Ifalle soll die Bahn des Belichtungs-Lichtstrahls mit dem Ort des Elektronenstrahls in der Farbbildröhre zusammenfallen, um Bilder !hoher Qualität zu erhalten. Es ist somit von.Bedeutung, die Bahn jdes Belichtungs-Lichtstrahls während der Belichtung dadurch zu

!steuern, daß sie gebeugt oder abgelenkt wird. Um eine solche Steu-

ferung zu schaffen, werden Korrekturlinsen mit kontinuierlich oder i !unterbrochen gekrümmten Oberflächen von kompliziertem Aufbau ver-

i ρ

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wendet. Mit diesen KorrektUFlinsen war es unmöglich, den Aufprall punkt des Elektronenstraiils mit dem Phosphorpunkt oder Phosphorstreifen vollkommen in. das Register zu'bringen. Außerdem sind Korrekturlinsen von kompliziertem Aufbau schwierig zu fertigen,'da

i dies eine große Anzahl iron Fertigungsstufen, eine lange Zeit und hohe Kosten erfordert. Waeii einem verbesserten Verfahren wird ein ! Schlitz zwischen eine Lichtquelle und die Korrekturl ins e gesehal- j tet und dieser Schlitz relativ zur Lichtquelle und zur Korrektur- \ linse bewegt, um den"Leuchtbildschirm teilweise zu belichten, wodurch die Genauigkeit des Zusammentreffens des Elektronenstrahl» punktes mit einem Phosptioronnkt verbessert wurde. Jedoch erfordert !dieses Yerfahren eine spezielle Punktlichtquelle von hoher Hellig-Ikeit, so daß die Belichtimgseinrichtung äußerst aufwending wird; ferner ergibt die Bewegung der Lichtquelle Fehler«,

Die Aufgabe der Erfindteg össteht darin,, eine verbesserte Belichtungseinrichtung zur Herstelliang eines fluoreszierenden Schirms einer Farbbildröhre zn seSaaffezij, mit .welcher die Genauigkeit des Auftreffens des Elektroneiasteaiilpunktes auf die Phosphorpunkte ,

oder Phosphor streifen vepbessert wird., wodurch Bilder von hoher ; Qualität erzeugt werden«, Ferner¹ soll erfindungsgemäß eine verbesse}? te Belichtungseinrichtuog %w Herstellung des Leuchtschirmes einer; Farbbildröhre geschaffen werden,, mit der eine verbesserte Weit- i winkel-Farbbildröhre gefertigt werden Icarai^ bei welcher der Färb- -■

helligkeitsabfall oder di© FarbabschattuBg an den Rändern vermie- j den wird«

Erfindungsgemäß werden dies® und andere Torteile dadurch erreicht,!

■" 409826/0902 " ⁵ " \

jdaß eine BeIi chtungs einrichtung zur Herstellung des Leucht schirmen [einer Farbbildröhre geschaffen wird, bei welcher eine Korrekturlinse zwischen eine Lichtquelle und den Leuchtschirm geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturlinse als mehrlinsijges Objektiv mit zwei übereinander gelagerten Korrekturlinsen aus* [gebildet ist, daß ein. Schirm mit einer Perforation zur Belichtung einer gewählten Fläche des Leuchtbildschirmes zwischen diesem und dem mehrlinsige Objektiv angeordnet wird sowie dadurch, daß die relative Winkelstellung des mehrlinsigen Objektivs und des Schirmes veränderlich ist.

Jede Korrekturlinse besitzt eine keilförmige Schnittfläche mit einer gekrümmten wirksamen Oberfläche oder einer rechtwinkligen Schnittfläche mit geneigten Oberflächen, die durch diskontinuierliche Grenzlinien auf ihren nutzbaren Oberfläche geteilt sind. !Nicht nur die relative Winkelstellung zwischen der Abschirmung und idem mehrlinsigen Korrekturobjektiv, sondern auch die relative . Winkelstellung zwischen den beiden Korrektürlinsen ist veränderlich.

Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert. Alle in der Beischreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfinidungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

pig. 1 einen Schnitt in Diagrammform durch eine frühere Be-I Iichtungseinrichtung zur Herstellung des fluoreszie-

; renden Schirms einer Farbbildröhre.

JFig. 2 ein Kurvenbild zur Darstellung des Verfahrens für '

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das Aufbringen eines Elektronenstrahlpunktes auf einen Phosphorpunkt.

Pig. J5 ein Vektordiagramm zur Erklärung der Auftreffbedin- : gungen des in Fig. 2 gezeigten Elektronenstrahlpunktes. ' ;

Fig. 4a den Grundriß einer keilförmigen Korrekturlinse.

Fig. 4b den Querschnitt längs der Linie IVB-IVB durch die in Fig. 4a gezeigte Linse.

Fig. 4C den Querschnitt längs der Linie IVC-IVC durch die in. Fig. 4a gezeigte Linse.

Fig. 5A den Grundriß eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen mehrlinsigen Korrekturobjektives bzw. der erfindungsgemäßen zusammengesetzten Korrekturlinse.

Fig. 5B einen Schnitt längs der Linie VB-VB durch die in Fig. 5A gezeigte Linsenanordnung.

Fig. 5C einen Schnitt längs der Linie VC-VC durch die in Fig. 5A gezeigte Linsenanordnung.

Fig. 6a einen Grundriß eines abgeänderten erfindungsgemäßen mehrlinsigen Korrekturobjektives bzw. einer abgeänderten erfindungsgemäßen zusammengesetzten Korrekturlinse.

Fig. 6b einen Schnitt längs der Linie VIB-VIB durch die in Fig. 6a gezeigte Linsenanordnung.

Fig. 6C einen Schnitt längs der Linie VIC-VlC durch die in Fig. 6a gezeigte Linsenanordnung.

Fig. 7A den Grundriß einer anderen Ausführungsform der ■erfindungsgemäßen zusammengesetzten Korrekturlinse.

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Pig, 7B einen Schnitt längs der Linie VIIB-VIIB durch die in Fig. 7A gegeigte Linsenanordnung,

Fig. 70 einen Schnitt längs der Linie VIIC-VIIC durch die in Fig. 7 A gezeigte Linsenanordnung.

Fig. 8a den Grundriß einer zusammengesetzten Korrekturlinse ; mit der relativen Stellung der Linsen zueinander, die zur Erklärung der Korrekturrichtung eines Korrekturvektors dient, ^!

Fig, 8b einen Schnitt längs der Linie VII1B-VIIIB durch die in Fig. SA gezeigte Linsenanordnung.

Fig. 8c einen Schnitt längs der Linie VIIIC-VIIIC durch die in Fig. 8a geigte Linsenanordnung,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Hauptbauteile der erfindungsgemäßen Belichtungseinrichtung,

Fig. 9Α,9Β,90 perspektivische Ansichten der Abschi'rm- oder Maskenscheiben mit öffnungen verschiedener Formgebung, ■Fig, 1OA ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen zusammengesetzten Korrekturlinse.

Fig. 1OB einen Schnitt längs der Linie 3CB-XB durch die in Fig. 1OA gezeigte Linsenanordnung.

Fig. IOC einen Schnitt längs der Linie XC-XC durch die in Fig. 10Ä gezeigte Linsenanordnung.

Bei der Herstellung des LeuchtSchirmes für eine Lochmasken-Farbbildröhre wird im allgemeinen die Belichtungseinrichtung 1 verwendet, die gewöhnlich als Lampengehäuse'bezeichnet wird und eine •Lichtquelle 2 sowie die Korrekturlinse 5 umfaßt (Fig. 1). Die mit : der Lochmaske 4 versehene Frontplatte 5 i-st auf der Belichtungsein+-

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richtung 1 angebracht. Die Korrekturlinse y dient zur Änderung der Bahn des von der Lichtquelle 2 ausgesandten Beliehtungs-LichtStrahls, so daß. dieser sich auf einem Weg bewegt, der sieh dem tatsächlichen Ort des Elektronenstrahls in der Farbbildröhre annähert, wobei der auf der Innenfläche der Frontplatte 5 beschichtete Bildschirm (nicht gezeigt) vom Lichtstrahl belichtet wird, der die Lochmaske K durchläuft. Der belichtete Leuchtschirm wird dann durch Fotoverfahren fixiert, um Phosphorpunkte zu bilden. Die Korrekturlinse besitzt im allgemeinen kontinuierlich oder diskontinuierlich gekrümmte Oberflächen von komplizierter Form. Dies ergibt eine ziemlich gute Korrektur. Bei der neuesten Tendenz, Weitwinkel-Farbbildröhren zu verwenden, wird es schwierig, die Bahn des Belichtungs-Lichtstrahls dem tatsächlichen Ort des Elektronstrahls anzunähern, besonders in den Randteilen der Nutzfläche des Leuchtschirms.

Betrachtet man die nicht-registergleiche Fluchtung des Auftreffpunktes eines Elektronenstrahls auf einen Phosphorpunkt in der Nutaflache des Leuchtschirms (Fig. 2 und J5), dann wird der Vektor k für den Flüchtlings fehler in die horizontale Komponente Ax und die vertikale Komponente Ay zerlegt, die wie folgt als Funktionen der Lage ausgedrückt werden.

Σ ? C x^m ν¹¹

η=0 η=0 lmn ^y

J C v^ra ν¹¹

2mn ^

worin C, und C- Koeffizienten darstellen und jedes m und η lmn 2mn

gleich ist 0, .1, 2, 3»····

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Es ist jedoch fast unmöglich, gleichzeitige Lösungen für die Gleichungen Ax und Ay zu erhalten, so daß es unmöglich ist, einen Korrekturvektor zu erreichen, der gleichzeitig die Bedingungen der Gleichungen Ax und Ay erfüllt und diesen Vektor bei der Konstruktion der Korrekturlinse zu verwenden. Daher mußte eine Annäherungslösun^ für die Konstruktion der Korrekturlinse verwendet werden. Dies erschwert eine angemessene Korrektur für die Randteile des Leuchtschirms, da sich der Winkel des Kolbens der Farbbildröhre vergrößert.

Erfindungsgemäß wird bei den Gleichungen (1) und (2) eine kleine Fläche, die durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden kann, berücksichtigt:

Ax =

Ay = C₄ (4)

worin C^ und C₁, Konstanten sind und der Maximalwert der Fehlfluchtung in dieser kleinen Fläche für die gesamte Fläche des Leuchtschirms eingesetzt wird. Insbesondere wird angenommen, daß die Nutzfläche eines Leuchtschirms aus solchen kleinen Flächen zusammengesetzt sei. Bei einem örtlichen Aggregat wird angenommen, daß der Vektor der Fehlfluchtung unabhängig von der Lage sei, und der halbe Maximalwert der Vektorfehlfluchtung in einem örtlichen Aggregat dient zur Konstruktion einer Korrekturlinse. Somit wird der durch die Gleichung

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ausgedrückte Wert | A Imax verwendet, und die Korrekturlinse wird so ausgelegt, daß eine Fehlfluchtungsgröße gleich | A|max/2 korrigiert wird.

Da Ax und Ay in der kleinen Fläche als Konstanten angesehen werden können, ist auch |AImax konstant. Folglich besitzt die Korrekturlinse 11 einen'keilförmigen Querschnitt, deren obere oder Nutzfläche nur in der Richtung χ geneigt ist, wie die Fig. 4-A, kB und 4C zeigen. Läßt man die Dicke der Linse außer acht, dann hat die Korrekturlinse 11 die Form eines einfachen Prismas, wobei die geneigte Fläche gekrümmt ist, um die Wirkung der Dicke auszugleichen.

Werden zwei solcher Korrekturlinsen 11 übereinandergelegt, dann kann die Fehlfluchtung A in allen kleinen· Flächen der gesamten Nutzfläche des Leuehtschirms korrigiert werden. Somit werden die beiden Linsen 12 und 13, die jeweils mit der Linse 11 identisch sind, übereinander angeordnet (Fig. 5A, 5B und 5C), um eine zusammengesetzte Korrekturlinse oder ein mehrlinsiges Korrekturobjektiv zu schaffen, deren Korrekturwirkung für die Fehlfluchtung durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:

I Almax/2 + IAImax/2 = | AImax.

Wenn die beiden Linsen nach Fig. 6 so vereinigt werden, daß ihre oberen oder Nutzflächen in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, dann würde sich die Korrekturwirkung der beiden Linsen aufheben, wie die folgende Gleichung zeigt:

' - 9 409826/0902

jAlmax/2 - |Atmax/2 = O

D.h., es ergäbe sieh ein Zustand, bei welchem die Größe der Fehlfluchtung Null ist, d.h. A = O.

Wenn ferner eine Linse gegenüber der anderen um den Winkel ¥, gedreht werden xiürde₃ dann könnte eine Korrektur für eine entsprechende Fehlfluchtung vorgenommen werden. Diese Anordnung gestattet eine kontinuierliche Korrektur für Fehlfluchtungsgrößen im Bereich von Null bis | Ä Irnax.

Da A eine skalare Größe ist, muß nicht nur seine Größe, sondern auch seine Richtung korrigiert werden. Ein Beispiel dieser Korrektur ist in Pig. 8 gezeigt. Somit wird die in Fig. 7A gezeigte Anordnung um den Winkel Ψ gedreht, wobei der relative Winkel Y₁ zwischen den beiden Linsen unverändert bleibt; dadurch wird die Richtung der Korrektur verändert, während die durch den Relativwinkel ^vf, bestimmte Größe der Korrektur konstant bleibt. Somit können die Fehlfluchtungen A in allen kleinen Flächen auf der Gesamtfläche des Leuchtschirms der Farbbildröhre korrigiert werden.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Belichtungseinrichtung unter Verwendung der vorstehend beschriebenen zusammengesetzten Korrekturlinse. Die Belichtungseinrichtung der Fig. 9 umfaßt die untere Korrekturlinse 15 von keilförmigem Querschnitt, die durch ein Vorgelege oder eine Rolle 18 gedreht wird, eine obere Korrekturlinse 14 mit der gleichen Querschnittsform, die durch das Vorgelege oder die Rolle 17 -gedreht wird,sowie die über der Korrekturlinse 14 angeordnete Maskenscheibe 20, die durch;

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das Vorgelege oder die Rolle 21 gedreht wird und die mit dem Loch---:":. 25 versehen ist, welche den. Belichtungs-Lichtstrahl der Lichtquelle 19 durch die'Lochmaske 22 nur auf.eine gewünschte Fläche des auf die Innenfläche der Frontplatte 16 aufgetragenen Leuehtschirmes " projiziert. Durch diese Art der Belichtung des gesamten Leuchtschirms oder ausgewählter Teile des Leuchtschirms läßt, sich die Fehlfluchtung zwischen dem Elektronenstrahlpunkt und den Phosphorpunkten auf der gesamten Oberfläche des Leuchtschirms korrigieren. Dadurch kann auch eine Verschlechterung der Bildqualität infolge der durch diese Fehlfluchtung bewirkten Farbabschattung vermieden werden. Somit eignet sich die Erfindung besonders für Weitwinkel-Farbbildröhren.

Es ist offensichtlich, daß die Perforation oder das Loch 25 jede gewünschte Form besitzen kann, wie die Fig. 9A, 9B und 9C zeigen, d.h. es kann elliptisch, polygon oder sektorenförmig sein, solang es den BelJc htungs-Liehtstrahl auf die gewünschte Fläche des Leuchtschirms lenken kann.

Außer der vorstehend beschriebenen Drehung der Linsen 14 und 15 sowie der Maskenscheibe können diese Teile auch in senkrechter Richtung justiert werden, um eine genauere Korrektur zu ermöglichen.

Die Verlängerung der Belichtungszeit, die durch die Maskenscheibe bedingt wird, welche den auf den Leuchtschirm geworfenen Belichtungs-Licht strahl begrenzt, kann durch die gleichzeitige Verwendung einer Korrekturlinse mit kontinuierlichen, und diskontinuier lichen gekrümmten Oberflächen gemildert werden. Obwohl die Verwendung einer zusammengesetzten Korrekturlinse die erforderliche

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Belichtungszeit erhöht, wird dieser Nachteil durch die Verbesserung der Genauigkeit der Korrektur vrieder ausgeglichen.

Pig. 10 zeigt ein weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen zusammengesetzten Korrekturlinse. Die in den Pig. 4 bis 8 gezeigten Korrek* turlinsen besitzen einen keilförmigen Querschnitt und ihre oberen Flächen sind gekrümmt, um die Auswirkungen der Dicke zu kompensieren. Bei der in Fig. 10 gezeigten Korrekturlinse ist jedoch die obere oder Nutzfläche der Linse sägezahnförmig ausgebildet, wobei die diskontinuierlichen Grenzlinien 23 zwischen den schrägen glatten Flächen 24 angeordnet sind. Da bei diesem Aufbau die Wirkung der Dicke außer acht gelassen werden kann, braucht die obere oder ' Nutzfläche der Linse nicht geneigt zu sein. Die entsprechenden Flächen 24 können den gleichen Neigungswinkel haben, so daß die Korrekturlinse leicht hergestellt werden kann. Wie aus Fig. 10 A zu ersehen ist, sind die Grenzlinien 23 und die Flächen 24 der unteren Korrekturlinse 27 gegenüber denen der oberen Korrekturlinse 26 verkantet, was gleich ist einer relativen Drehung zwischen den beiden in Fig. 7 gezeigten Korrekturlinsen.

Wie vorstehend beschrieben, wird mit der Erfindung eine verbesserte BeIichtungseinrichtung unter Verwendung einer zusammengesetzten Korrekturlinse mit zwei übereinandergelagerten Korrekturlinsen geschaffen, so daß durch Anordnung der relativen Stellung der beiden Linsen zueinander die Brechungsrichtung sowohl als auch die Stärke des Belichtungs-Lichtstrahls justiert werden können, wodurch die Register- oder Pluehtungsgenauigkeit zwischen dem Elektronenstrahlpunkt und dem Phosphorpunkt des Leuchtschirms nicht

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nur für relativ engwinklige Farbbildröhren, sondern auch für Weitwinkel-Farbbildröhren verbessert werden kann. Durch die Erfindung wird .auch die Färb abs chat tung vermieden und die Bildqualität verbessert.

Die Erfindung wurde anhand eines Leuchtschirms mit punktförmigem Phosphorbelag erläutert, doch sei bemerkt, daß sie.auch mit gleien Ergebnissen bei Leuchtschirmen mit streifenförmigen Phosphorbelägen angewandt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1/Belichtiingseinrichtiing zur Herstellung von Leuehtschirmen für Farbbildröhren, bei welcher eine korrekturlinse zwischen einer Lichtquelle und dem Leuchtschirm angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturlinse als zusammengesetzte Korrekturlinse mit mindestens zwei Korrekturlinsen (14,15) ausgebildet ist, daß ein Maskenschirm (20) mit einem Loch (25) zur Belichtung einer gewählten Fläche des Leuehtschirms (l6) zwischen dem Leuchtschirm (l6) und der zusammengesetzten Korrekturlinse (l4,15) angeordnet ist, sowie dadurch, daß die relative Winkelstellung (VO zwischen der zusammengesetzten Korrekturlinse (l4,15) und dem Maskenschirm (20) veränderlich ist (17,18, 21).
2. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Korrekturlinse (14,I5) der zusammengesetzten Linse einen keilförmigen Querschnitt besitzt sowie dadurch, daß die Nutzfläche der Linse gekrümmt ist.

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ORiQJNAL INSPECTED
3· Belichtungseinrichtung nach Anspruch' 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Korrekturlinse (l4,15) der zusammengesetzten Linse mit einer Einrichtung zur Drehung der Linse (17,16) versehen ist.
4. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Drehung (1.7,18) der zusammongesetzten Linse vorgesehen ist, während ihre einzelnen Korrekturlinsen (14J.5) in einer konstanten Winkelbeziehung (^f. ) zueinander bleiben.
5. Beiichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturlinsen (26,27) der zusammengesetzten Linse einen rechteckigen Querschnitt und eine Nutzfläche (23,24) besitzen.
6. Beiichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Maskenschirm (20) vorgesehen ist sowie dadurch, daß das Loch (25) des Maskenschirms als Kreis, Ellipse, Polygon oder Sektor ausgebildet ist.
7. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Maskenscnirm (20) vorgesehen ist, der zwischen den zusammengesetzten Korrekturlinsengliedern (14,I5) und dem zu belichtenden Leuchtschirm (l6) angeordnet ist.

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