DE2457865C3 - Belichtungsvorrichtung - Google Patents

Description

.\-(»,:)) = ΛΤ-!i/(M)Ig μ cos si.

wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes hat, dessen obere Begrenzungsfläche als schmale, kurvenförmige Lichtaustrittsfläche (6) ausgebildet ist und daß die Kegelmantelfläche mit einer lichtundurchlässigen Schicht bedeckt ist.

bestimmt ist; dabei sind χ (u, #) und y (u, &) die Verschiebungen der Lichtstrahlenaustrittspunkte am Lichtleiter (2) gegenüber dem Ursprung des Farbachsenkoordinatensystems x, y, z, bei dem die y-Achse mit der Mittelachse der Lichtquelle (1) zusammenfällt und die z-Achse ai 'die Leuchtschicht zu gerichtet ist; u ist der Lhhtaustrittswinkel gegen die z-Achse und damit auch gegej die Bildröhrenachse, & der Azimutwinkel des aus dem Lichtleiter (2) austretenden Lichtstrahls, Λ/der Brechungsindex des Materials des Lichtstrahlenseparators, f(u) eine vom Lichtaustrittswinkel abhängige Korrekturfunktion und C die Größe der Verschiebung der schmalen, kurvenförmigen Lichtaustrittsfläche (6) gegenüber dem Ursprung des Farbachsenkoordinatensystems in y-Richtung.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (2) ein Gehäuse um die Lichtquelle (1) bildet.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfläche (6) in einer zur x-y-Ebene und damit auch zur Mittelachse der Lichtquelle (I) parallelen Ebene liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfläche (6) in z-Richtung verschiedene Abstände von der Af-y-Ebene, die durch den Ursprung des Farbachsen- ^ koordinatensystems geht, hat und so dem Oberflächenverlauf einer Korrekturlinse (3) in seiner Wirkung nachgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfläche r« (6) eine örtlich unterschiedliehe Breite aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (2) an den Oberflächen, die nicht zum I.ichleintritt bzw. Lichtaustritt bestimmt sind, mit einer lichtundurch- r,*, lässigen Schicht abgedeckt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (2) im Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Belichten der photoempfindlichen Schicht auf der Innenseite der Schirmwanne einer Farbfernsehröhre vom Schattenmaskentyp mit einer langgestreckten Lichtquelle, einem Korrekturlinsensystem und einer zwischen der Lichtquelle und dem Korrekturlinsensystem befindlichen, schmalen Lichtaustrittsfläche. Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der DT-OS 22 48 643 bekannt. Heute gebräuchliche Farbfernsehbildröhren des Schattenmaskentyps besitzen im allgemeinen Bildschirme mit punktrasterförmig oder senkrecht zur Zeilenrichtung streifenförmig angeordneten Leuchtstoffelementen, die beim Aufprall von Elektronenstrahlen in den Farben Rot, Grün und Blau aufleuchten. In der Nähe der Bildschirme sind Farbauswahlelektroden angebracht, die im wesentlichen parallel zu den Bildschirmen verlaufen und mit runden oder länglichen öffnungen versehen sind, durch welche die Elektronenstrahlen auf ihrem Weg von den im Halsteil der Farbfernsehbildröhren angebrachten Elektronenstrahlerzeugungssystuinen zu den Farbpunkten oder Farbstreifen auf den Bildschirmen hindurchtreten.

Zum Beispiel ist bei einer Farbfernsehbildröhre mit einer Deltaanordnung des Elektronenstrahlerzeugungssystems und der in den verschiedenen Farben aufleuchtenden Leuchtstoffpunkte jedem Farbtripel auf dem Bildschirm eine öffnung in der Farbauswahlelektrode zugeordnet. Konvergenzmittel sorgen dafür, daß sich die drei Elektronenstrahlen, von denen jede einer Primärfarbe zugeordnet ist, jeweils in einer Öffnung in der Ebene der Farbauswahlelektrode schneiden. Das Auftragen der Leuchtstoffelemente auf dem Bildschirm erfolgt durch ein Photodruckverfahren. Die dabei verwendeten Lichtstrahlen sollen möglichst genau demselben Weg folgen wie die Elektronenstrahlen beim Betrieb der Farbbildröhre, weshalb die Farbauswahlelektrode auch zur Ausblendung des Lichtes für nicht zu belichtende Bereiche des Bildschirmes benützt wird.

Wegen der unterichiedlichen Eigenschaften von Licht- und von elektronenoptischen Elementen lassen sich jedoch Deckungsfehler nicht vollständig vermeiden.

Es gibt verschiedene Arten von Deckungsfehlern zwischen den Landungspunkten der Lichtstrahlen und den dadurch erzeugten Leuchtstoffpunkten sowie den Landungspunkten der Elektronenstrahlen beim Betrieb der Farbfernsehbildröhre.

Dadurch, daß mit zunehmendem Ablenkwinkel die Ablenkzentren der Elektronenstrahlen im wesentlichen in Richtung der Bildröhrenachse auf den Bildschirm zu wandern, werden die Brennfleeke der Elektronenstrahlen gegenüber den zugehörigen Leuchtstoffpunkten von der Schirmmitte aus gesehen radial nach außen verschoben. Es entstehen radiale Decklingsfehler.

Durch die Einwirkung der von den dynamischen Konvergenzmitteln erzeugten Felder können die einzelnen Brennfleeke eines Tripds von F.lektronenstrahlen voneinander weg verschoben, also auscinan-

dergespreizt werden. Man spricht dann von einem Degruppierungseffekt.

Werden die Brennflecke senkrecht zur radialen Richtung verschoben, so entstehen tangential Dekkungsfehler. *

Mit den erwähnten Konvergenzmitteln und weiteren Korrekturmitteln ist es nicht möglich, jede vorgegebene Leuchtstoffpunktanordnung auf dem Bildschirm genau genug zu treffen. Daher muß diese der Ablenkeinheit und den dazu gehörenden elektromagnetischen Korrek- ι ο turmitteln angepaßt werden, das heißt, daß bei der photochemischen Herstellung der Leuchtschicht auf den Bildschirmen eine möglichst große Annäherung der Winkelverteilung des verwendeten Lichtes an diejenige der Elektronenstrahlen erzielt werden muß. ι ^

Mit Hilfe der Belichtungsvorrichtung, bestehend aus Lichtquelle, optischem Korrekturelement sowie eventuell Blenden und Filtern, versucht man daher, die Leuchtstoffpunkte möglichst genau an den Stellen auf dem Bildschirm zu erzeugen, an denen die ihnen zugeordneten Elektronenstrahlen beim Betrieb der Farbfernsehbildröhre auftreffen. Im Idealfall dr.i· sogenannten zentrischen Landung decken sich die Mittelpunkte der Leuchtstoffpunkte mit denen der Elektronenstrahlbrennflecke. Aus anderen an den Leuchtschirm gestellten Forderungen wie zum Beispiel der nach einer optimalen Schirmfüllung, kann eine gezielte Landung erwünscht sein, das bedeutet, daß bestimmte Abweichungen der Mittelpunkte der Elektronenstrahlbrennflecke von denen der Leuchtstoffpunkte erzielt werden sollen.

Einfache Belichtungsvorrichtungen bestehen im wesentlichen aus einer punktförmigen Lichtquelle und einem optischen Korrekturelement, z. B. einer Korrekturlinse. Aus der DT-OS 23 07 569 ist eine Belichtungsvorrichtung bekannt, bei der das von einer relativ großflächigen Lichtquelle kommende Licht zu einer relativ kleinen Lichtaustrittsfläche, an der dann ein Strahlenbüschel entsteht, geleitet wird.

Die Korrekfur des Strahlenganges erfolgt allein durch nachfolgende Filter, Linsen etc.

Wie aus der DT-OS 22 60 523 bekannt ist, kann die Form der Lichtaustrittsfläche im Hinblick auf die Form der Leuchtstoffelemente gestaltet sein. Bei der aus der DT-OS 22 48 643 bekannten Beleuchtungsvorrichtung wird eine linienförmige Lichtquelle verwendet. Die linienförmige Lichtquelle ist durch eine solche Blende abgedeckt, deren öffnung aus einem gekrümmten Spalt besteht. Diese Spaltblende bewirkt, daß von einem beliebigen Punkt der Lochmaske aus ein scheinbar punktförmiger Teil der Lichtquelle beobachtet wird, der abhängig von Beobachtungswinkel entlang des Spaltes zu wandern scheint.

Bezweckt wird damit, bestimmte virtuelle Verschiebungen der Lichtquelle in der zur Röhrenachse senkrechten Ebene zu erreichen, die mit dem Korrekturlinsensystem nicht oder nur teilweise zu erreichen sind (sog. radiale und azimutale Verscniebungen).

Wie z. B. auch in dieser Entgegenhaltung ausführlich beschrieben wird, soli mit Hilfe der Korrekturmittel der do Releuchtungsvorrichtung der Strahlengang des Lichts bezüglich der Auflreffpunkte möglichst genau demjenigen der Elektronenstrahl nachgebildet werden.

Mit der spaltförmigen Blende gemäß der DT-OS 22 48 643 sind aber Verschiebungen des Ablenkpunktcs r>~ in Axialrichtung, deren Ursache beim Elektronenstrahl die Funktion der Ablenkriltcl ist, nicht nachbildbar, d. h., diese Verschiebungen müssen wie bekannt mittels der Korrekturlinse annähernd erreicht werden, was für die erstrebte Genauigkeit der Ausbildung der Korrekturlinse eine erhebliche Erschwernis bedeutet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Belichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, in der der Strahlengang des Lichts möglichst genau und mit möglichst einfachen technischen Hilfsmitteln dem Weg der Elektronen in der fertigen Farbbildröhre angeglichen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die schmale Lichtaustrittsfläche die dem Korrekturlinsensystem zugewandte Oberfläche eines Lichtleiters ist, bei dem die Lichtquelle in einem Ausschnitt mit kreisbogensegmentförmigem Querschnitt koaxial mit der Achse des Ausschnitts liegt, um von der Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahlen ohne Brechung in den Lichtleiter zu lassen.

Die Erfindung ermöglicht es, die das elektromagnetische Ablenkfeld beschreibenden Größen, die Verschiebungen der virtuellen Lichtquelle ΔΡ in Richtung der Röhrenachse und AS in Richtung der rj<zentrizität der Elektronenstrahlen weitestgehend zu simulieren oder im Falle einer gezielten Landung eine innerhalb der Landungsmeßgenauigkeit liegende Deckung zwischen den Leuchtstoffpunkten und den ihnen zugeordneten Elektrontnstrahlbrennflecken herbeizuführen. In der folgenden Beschreibung wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung an Hand der Zeichnungen weiter erläutert.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung zum Belichten der photoempfindlichen Schicht auf der Innenseite des Bildschirms einer Farbfernsehbildröhre besteht aus der linienförmigen Lichtquelle 1, dem nachfolgend als Lichtstrahlenseparator bezeichneten Lichtleiter 2 gemäß der Erfindung und der bekannten optischen Korrekturlinse 3. Die Lichtquelle befindet sich an der Unterseite 4 des Lichtleiters in einem Ausschnitt 5 von kreisbogensegmentförmigem Querschnitt, dessen Längsachse mit der Achse der Lichtquelle 1 zusammenfällt. Dadurch wird gewährleistet, daß die von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen, die nur in dem Ausschnitt in den Lichtleiter eintreten können in diesen ohne Brechung eintreten. Der Lichtleiter 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, daß seine obere ebene Begrenzungsfläche, die Lichtaustrittsfläche 6, eine gekrümmte, schmale, längliche Form aufweist. Es ist auch möglich, daß der Lichtleiter die Form eines Quaders hat. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird diejenige Oberfläche, an der die Lichtstrahlen aus dem Quader austreten, zum Beispiel durch Aufdampfen einer Spiegelschicht oder auf andere Weise, so weit abgedeckt, daß lediglich ein Spalt frei bleibt, an dem die Liciitsttahlen austreten können und dessen Form derjenigen bei dem zuvor geschilderten Ausführungsbeispiel entspricht.

Der physikalische Sachverhalt, welcher dieser Erfindung zugrunde liegt, wird anhand der Fig.2 erläutert. Die Längsachse der Lichtquelle 1 ist gleichzeitig die y-Achse des Farbachsenkoordinatensystems x, y, z. Dabei verläuft die z-Achse in Richtung der Röhrenachse und die y-Achse im wesentlichen paral'cl zu den kürzeren Seilen des Bildschirms. Die Kurve 7 stellt den Verlauf der wirksamen Lichtaustrittsfläche 6 in F i g. I dar. Sie liegt in z-Ric',ä'jng im Abstand H in einer zur Af-j'-Ebene parallelen Ebene. Sie ist mit einer sogenannten Strahlenseparation behaftet. Das bedeutet, im Punkt A auf der Kurve 7 tieteii nur solche Lichtstrahlen aus,

welche von der Lichtquelle erzeugt werden, in der Ebene, die von der y- Achse und damit von der Achse der Lichtquelle und dem Punkt A aufgespannt wird, verlaufen und den Punkt A treffen. Nach dem Austritt des so erzeugten ebenen Lichtbündels aus dem optischen Medium am Punkt A entsteht durch die Brechung eine gekrümmte Strahlenfläche, welche das Ergebnis der hier definierten Lichtstrahlenseparatmn ist.

Das optische Medium, also der Lichtstrahlensepara tor, wird so ausgelegt, daß sich der virtuelle l.ichtqtiel lenpunkt 8 in Richtung der 7. Achse bewegt, und /war proportional zum Austrittswinkel u des zugehörigen Lichtstrahls aus dem Lichtleiter. Für diesen Abstand AP' gilt

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Dabei ist i? der Azimutwinkel des am Punkt A aus dem Lichtstrahlenseparator austretenden Lichtstrahls. Für die Kurve 7. welche den Verlauf der Lichtaustritts fläche wiedergibt, gilt als Auslenkung in Richtung der r-Achse.

x(u, if) = N f(u) ■ tg u ■ cos >'/.

Darin ist f (υ) eine vom Austrittswinkel υ abhängige Korrekturfunktion und N der Brechungsindex gegen Luft des Materials, aus dem der Lichtleiter hergestellt ist.

Für die Auslenkung in Richtung der y-Achse gilt ein im wesentlichen parabelförmiger Verlauf, es ist

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/Iu)

Man erkennt daraus, das f (u) ein Maß für die Verzerrung der Parabel in einer zur at -y- Ebene parallelen Ebene ist. C gibt die Verschiebung der 4' Lichtaustrittsfläche, also der wirkenden Lichtquelle, aus dem Ursprung des Farbachsenkoordinatcnsystcms in Richtung der v-Achse an. Auf diese Weise werden die das Ablenkfeld beschreibenden Größen, die Verschiebungen der virtuellen Lichtquelle AP in Richtung der ι Röhrenachse und JV in Richtung der Exzentrizität de Elektronenstrahlen, vollständig nachgebildet.

Während bei dein geschilderten Ausführungsbeispic die Lichtquelle und der Lichtleiter zwei von einandei gegrcnnte Teile der Belichtungsvorrichtung sind, ist c auch möglich, die Lichtquelle so in den l.ichtlcitci einzubauen, daß der Lichtleiter das Gehäuse dei Lichtquelle ist.

Bei den bisher beschriebenen Ausführiingsbeispieler wird davon ausgegangen, daß die l.ichlaustnltsflächc f des Lichtstrahienseparators in einem bestimmter Abstand von der v-Achsc und damit auch von dei Mittelachse der Lichtquelle I in einer zur v-v-Ebeni parallelen Ebene liegt und daß zur Korrektur de Verlaufes der Lichtstrahlen zusätzlich mindestens eine optische Korrekturlinse 3 verwendet wird. Auf diese Korrekturlinse kann verzichtet werden, wenn bei den Lichtleiter 2 die einzelnen Punkte auf der Lichtaustritts fläche 6 in z-Richtung unterschiedliche Abstände vor der v-v-Ebene und damit von der Mittelachse dei Lichtquelle I haben, und zwar so, daß dadurch dei Oberflächenverlauf der optischen Korrekturlinsc 3 ir seiner Wirkung nachgebildet wird.

Der die l.ichtaustrittsfläche 6 bildende Spalt kanr über seine Länge eine unterschiedliche Breite haben. Eir schmaler Spalt ergibt eine erhöhte Zielgenauigkeit be geringerer Leuchtstärke, während mit breiter werden dem Spalt o'ie Zielgenauigkeit ab- und die Leuchtstärke zunimmt. Der Spalt muß einerseits so breit sein, daß be gegebener Leuchtstärke der Lichtquelle genügend Lichi für den photochemischen Prozeß vorhanden ist, er muO andererseits möglichst schmal sein, damit eine optimale Abbildung der Leuchtstoff punkte gewährleistet wird.

Der Lichtleiter ist vorzugsweise aus Quarz hergestellt, da für die Belichtung ultraviolettes Licht benötigi wird und Quarz wärmebeständig und deshalb gegenüber der heißen Lichtquelle unempfindlich ist. Er ist se ausgebildet, daß Lichtstrahlen nur in der zuvor geschilderten Weise ein- und austreten können und vor der Lichtquelle ausgesandtes Störlicht nicht an die Lichtaustrittsfläche gelangen kann. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, daß alle Oberflächer des Lichtleiters außen der kreisbogensegmentförmiger Lichteintrittsfläche 5 und der Lichtaustrittsfläche ( nichtreflektierend gemacht werden.

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Belichten der photoempfindlichen Schicht auf der Innenseite der Schirmwanne einer Farbfernsehröhre vom Schattenmaskentyp mit einer langgestreckten Lichtquelle, einem Korrekturlinsensystem und einer zwischen der Lichtquelle und dem Korrekturlinsensystem befindlichen, schmalen Lichtaustrittsfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die schmale Lichtaustrittsfläche die dem Korrekturlinsensystem (3) zugewandte Oberfläche eines Lichtleiters (2) ist, bei dem die Lichtquelle (1) in einem Ausschnitt (5) von kreisbogensegmentförmigem Querschnitt koaxial mit der Achse des Ausschnitts (5) liegt, um von der Lichtquelle (1) ausgesandte Lichtstrahlen ohne Brechung in den Lichtleiter (2) zu lassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ^er Verlauf der schmalen Lichtaustrittsfläche (6)darch die Gleichungen