DE2509848B2 - Optisches System zur Verwendung bei der Herstellung des Bildschirmes einer Farbbildröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System zur Verwendung in einer Belichtungsvorrichtung zum Belichten von lichtempfindlichen Schichten bei der Herstellung des Bildschirmes einer Farbbildröhre mit einem Korrekturglied zur Korrektur der radialen Abweichung Δ S des Ablenkmittelpunkts und mit einem weiteren Korrekturglied zur Korrektur der axialen Abweichung Δ Pdes Ablenkmittelpunkts.

Wenn der Ablenkwinkel des Elektronenstrahls in einer Farbbildröhre zunimmt, wird, wie allgemein bekannt, dessen Ablenkmittelpunkt scheinbar verschoben. Infolgedessen muß im allgemeinen beim Belichten einer lichtempfindlichen Materialschicht, welche gleichmäßig auf der Innenseite des Schirmträgers aufgebracht ist, um ein gefordertes Muster von beispielsweise vorübergehenden Punkten, also zeitweise auftretenden Punkten, oder Leuchtflecken zu bilden, die scheinbare Lage der punktförmigen Lichtquelle mittels des optischen Systems für die Δ P-Abweichung in der axialen Richtung der Bildröhre, und mittels des optischen Systems für die Δ 5-Abweichung in den radialen Richtungen in einer Ebene, welche zu der Achse der Bildröhre senkrecht verläuft, verschoben werden.

F i g. 1 zeigt die Verschiebung des Ablenkmittelpunkts Pi um Δ Pin axialer Richtung auf den Bildschirm w) zu dem Punkt Pi, wenn der Ablenkwinkel des Elektronenstrahls zunimmt. Diese Verschiebung wird in der vorliegenden Beschreibung als die »axiale Abweichung Δ P des Ablenkmittelpunkts« oder einfach »Δ P-Abweichung« bezeichnet. Bei der Belichtung muß h^r> wegen dieser axialen Abweichung Δ Ρ eine Korrektur vorgenommen werden, so daß der Lichtstrahl genau an dem Punkt auftreffen kann, an welchem der Elektronenstrahl auftrifft Hierzu muß die scheinbare Lage der punktförmigen Lichtquelle optisch in axialer Richtung in Richtung auf den Bildschirm verschoben werden. Sonst kann der Elektronenstrahl nicht genau an dem vorbestimmten Leuchtstoffpunkt auftreffen. Wie in F i g. 2 dargestellt, ist die Δ P-Abweichung um so größer, je größer der Ablenkwinkel wird; auch ist. die Δ P-Abweichung in Abhängigkeit vom Azimut, d. h. von den radialen z. B. auf einem Bildschirm, verschieden, wie in F i g. 2 und 3 dargestellt ist

Wie in F i g. 1 dargestellt, ist der Ablenkmittelpunkt des Elektronenstrahls auch in radialen Richtungen in einer Ebene, welche senkrecht zu der Achse der Elektronenstrahlenquelle verläuft, unter dem Einfluß der sogenannten dynamischen Konvergenz, damit die drei Elektronenstrahlen an einer gemeinsamen Stelle auf der Lochmaske konvergieren, scheinbar verschoben. Die vorbeschriebene Verschiebung wird in der vorliegenden Beschreibung als die »radiale Abweichung Δ S« oder einfach Δ S-Abweichung bezeichnet Bei der Belichtung muß derentwegen auch eine Korrektur durchgeführt werden, damit der Lichtstrahl genau an der Stelle auftreffen kann, an welcher der Elektronenstrahl auftrifft. Hierzu muß dann die scheinbare Lage der punktförmigen Quelle optisch in den radialen Richtungen in einer Ebene verschoben werden, welche senkrecht zu der Achse der Bildröhre verläuft Wenn die Korrekturen der Δ P- und Δ S-Abweichungen nicht vorgenommen werden, können die Lichtstrahlen 11 nicht genau auf dem entsprechenden Leuchtstoffpunkt 10 der Farb-Dreiergruppe auftreffen, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

In der US-PS 28 85 935 ist eine Korrektur durch eine einzelne Linse beschrieben, deren Profil einer bestimmten Gleichung gehorcht. Die Parameter dieser Gleichung müssen in einem aufwendigen Verfahren bestimmt werden. Überdies ist die sich ergebende, asphärische Oberfläche nur sehr schwierig herzustellen.

In der US-PS 33 58 175 ist ein optisches System zwischen der Lichtquelle und der Lochmaske vorgesehen, das entweder aus einem einzigen Element, aus. zwei getrennt vorgesehenen Elementen oder mehreren Elementen bestehen kann, wobei die mehreren Elemente die Merkmale der beiden ersten Alternativen kombinieren. Bei der zweiten Alternative, mit zwei getrennt vorgesehenen Elementen, dient eine» der Elemente dazu, die ganze Δ 5-Abweichung zu korrigieren, während das andere Element dazu dient, die ganze Δ P-Abweichung zu korrigieren. Das bedingt vnieder erheblich kompilizierte Oberflächen dieser Elemente. In der in der US-PS 33 58 175 dargestellten Ausführungsform wird zudem noch die Linse aus der US-PS 28 85 935 mit ihrer sehr komplizierten Oberfläche verwendet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein aus mehreren Elementen bestehendes optisches System der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem einfachere, insbesondere leichter herstellbare Elemente zur Korrektur der Δ P-Abweichung verwendet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das weitere Korrekturglied zur Korrektur der axialen Abweichung Δ P ein erstes Element, das eine mittlere Korrektur der Abweichung, die nur vom Ablenkwinkel abhängt, bewirkt, und ein zweites Element, das eine zusätzliche Korrektur der Δ P-Abweichung bewirkt, die vom Ablenkwinkel und der azimutalen Lage abhängt, enthält.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß durch die beanspruchte Auftrennung der Korrektur der Δ P-Abweichung nun die Möglichkeit besteht Linsen mit relativ einfachen, leicht herstellbaren Formen, die keine Sonderbearbeitungen benötigen, zu verwenden. So dient das erste Element nur zur mittleren Korrektur der Δ P-Abweichung in allen radialen Richtungen allein in Abhängigkeit von dem Ablenkwinkel, so daß seine asphärische Oberfläche rotationssymmetrisch bezüglich seiner optisehen Achs« ist und deshalb in einem einfachen Verfahren hergestellt werden kann. Das zweite Element dient nur zur Feinkorrektur der Δ P-Abweichung in allen radialen Richtungen, da sich Δ P in Abhängigkeit vom Azimut, also von der jeweiligen radialen Ablenkrichtung, ändert Die asphärische Oberfläche des zweiten Elementes muß also so ausgelegt werden, daß die Δ P-Abweichung sowohl in Abhängigkeit von dem Ablenkwinkel als auch in Abhängigkeit vom Azimut, also von der jeweiligen radialen Ablenkrichtung, korrigiert wird. Dies kann nun in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die Oberfläche des zweiten Elementes durch Zusammenfügen und Vereinigen mehrerer einfacher, kreisförmig gewölbter Oberflächen gebildet wird. Das Element zur Korrektur für die r> Δ S-Abweichung weist schließlich noch eine flache Oberfläche und eine asphärische Oberfläche auf, die ebenfalls auf relativ einfache Weise hergestellt werden können, da die Korrektur der Δ P-Abweichung bei dem Aufbau der Linse nicht mehr berücksichtigt werden jo muß.

Trotz dieser wesentlichen Vereinfachung des Aufbaus und damit der Herstellung der Linsen werden die Abweichungen optimal korrigiert, so daß die aufgrund des unterschiedlichen Strahlengangs von Lichtstrahlen bzw. Elektronenstrahlen auftretenden scheinbaren Veränderungen der relativen Lage der Lichtquelle und der Elektronenquelle beseitigt werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die F i g. 4 bis 6 im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 4 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des optischen Systems von Korrekturlinsen und

F i g. 5 und 6 grafische Darstellungen zur Erläuterung des ersten und zweiten Teils des optischen Korrektursystems für die Δ P-Abweichung.

Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zu deren besserem Verständnis nachstehend im einzelnen das ihr zugrunde liegende Prinzip beschrieben.

Um die Herstellung von Korrekturlinsen zu vereinfachen, d. h. damit sich ziemlich einfache Krümmungen an ">"> den Oberflächen der Korrekturlinsen ergeben, wird nun hier das optische System für die Korrektur der Δ P-Abweichung aus zwei Elementen gebildst.

Wenn die Korrekturen der Δ P- und Δ S-Abweichungen mittels einer einzigen Korrekturplatte vorgenom- w> men werden, wird deren asphärische Oberfläche sehr kompliziert, so daß es äußerst schwierig ist, eine optisch ausreichende Korrekturlinse zu erhalten. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, werden jeweils ein besonderes Korrekturglied für die Korrektur der t>j axialen Abweichung Δ P und ein weiteres Korrekturglied zur Korrektur der radialen Abweichung Δ S verwendet. Hierbei ist, wie vorstehend bereits angegeben, das Glied zur Korrektur der Δ P-Abweichung aus zwei Elementen zusammengesetzt, so daß Elemente mit weniger komplizierten Oberflächenkrümmungen verwendet werden können. Infolgedessen weist das Korrektursystem dann insgesamt drei Korrekturlinsen bzw. Korrekturelemente auf. Hierbei wird das erste Element des Korrekturglieds zur Korrektur der Δ P-Abweichung dazu verwendet, um eine grobe oder durchschnittliche bzw. mittlere Korrektur nur in Abhängigkeit von dem Ablenkwinke! zu erhalten, wie in Fig.5 dargestellt ist, während das zweite Element verwendet wird, um eine feine oder spezielle, gezielte Korrektur in Abhängigkeit vom Azimut, d. h. von der radialen Ablenkrichtung, zu erhalten, wie in Fig.6 dargestellt ist Infolgedessen ergeben sich nicht nur weniger komplizierte Krümmungen an den Oberflächen der einzelnen Elemente, sondern es ist in einfacher Weise auch ein ideales optisches Kompensation- oder Ausgleichsystem geschaffen.

In Fig.4 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt in welcher eine lichtempfindliche Schicht 2 gleichmäßig auf der Innenseite eines Bildschirmes 1 einer Farbbildröhre aufgebracht ist und eine Lochmaske 3 in einem vorbestimmten Abstand von der Trägerplatte 1 angeordnet und angebracht ist. Zwischen der Lochmaske 3 und einem Lampengehäuse mit einer Lichtquelle 4 sind ein Korrekturglied 5 zur Korrektur der Δ S-Abweichung und ein weiteres Korrekturglied, bestehend aus dem ersten und zweiten Element 6 bzw. 7 zur Korrektur der Δ P-Abweichung und eine Linse 8 zur Korrektur der scheinbaren Größe der Lichtquelle angeordnet.

Das Korrekturglied 5 für die Δ S-Abweichung weist eine ebene Oberfläche und eine asphärische Oberfläche auf. Obwohl die asphärische Oberfläche des Korrekturgliedes 5 komplizierter ist als die der Korrekturelemente oder -linsen 6, 7 und 8, kann sie doch auf verhältnismäßig einfache Weise hergestellt werden, so daß eine einwandfreie Korrektur der Δ S-Abweichung erhalten werden kann, da die Korrektur der Δ P-Abweichung bei der Linsenführung nicht in Betracht gezogen zu werden braucht.

Wie vorstehend schon ausgeführt, wird das erste Korrekturelernent 6 für die Δ P-Abweichung dazu verwendet, um eine grobe oder durchschnittliche bzw. mittlere Korrektur der Δ P-Abweichung in allen Azimuten, d. h. allen radialen Richtungen nur in Abhängigkeit von dem Ablenkwinkel zu erhalten, wie sie in Fig.5 dargestellt ist. Infolgedessen kann die Ausführung und der Aufbau des Korrekturelementes 6 vereinfacht werden, und seine asphärische Oberfläche ist rotationssymmetrisch bezüglich seiner optischen Achse und kann auf einfache Weise hergestellt werden. Das zweite Korrekturelement 7 wird dann dazu verwendet, um die feine Korrektur der Δ P-Abweichung in allen radialen Richtungen zu erreichen, da die Δ P-Abweichung in Abhängigkeit vom Azimut, d. h. der jeweiligen radialen Ablenkrichtung verschieden ist, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Infolgedessen ist die asphärisehe Oberfläche des zweiten Korrekturelements 7 so ausgelegt, daß die Δ P-Abweichung sowohl in Abhängigkeit von dem Ablenkwinkel als auch in Abhängigkeit von der jeweiligen radialem Ablenkrichtung korrigiert werden kann, wie in Fig.(i dargestellt ist, in welcher jede Abweichungskurve für einen anderen Azimut die Δ P-Abweichung wiedergibt, welche aufgrund des Unterschiedes zwischen der in F i g. 5 dargestellten, durchschnittlichen Abweichung und der in F i g. 2

dargestellten Abweichung in jeder Richtung erhalten wird. Infolgedessen ist dadurch der Aufbau und die Ausführung der zweiten Korrekturlinse 7 sehr viel einfacher, und ihre asphärische Oberfläche kann in einfacher Weise hergestellt werden, da ihre Oberfläche durch Zusammenfügen und Vereinigen einer Anzahl einfacher kreisförmig gewölbter Oberflächen gebildet werden kann.

Als nächstes wird beschrieben, wie derartige Korrekturlinsen hergestellt und dimensioniert werden. Als erstes wird eine Farbbildröhre, welche hergestellt wurde, ohne daß das optische Korrektursystem bei der Belichtung verwendet wurde, oder bei welchem ein optisches Korrektursystem, dessen Kenndaten bekannt sind, verwendet wurde, vorbereitet und erregt, damit die Abweichung eines vorbestimmten Leuchtstoffpunktes von einer Stelle, an welcher der Elektronenstrahl auftrifft, sowie die Durchmesser der Leuchtstoffpunkte ermittelt werden können. Aus diesen Daten werden dann die durchschnittlichen bzw. mittleren Δ P-Abweichungen in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel, die speziellen, einzelnen Δ P-Abweichungen in Abhängigkeit von den radialen Ablenkrichtungen und die Δ S-Abweichung berechnet, so daß die Korrekturlinsen 5, 6 und 7 entsprechend bemessen werden können. Nachdem das gesamte optische Korrektursystem aus den Korrekturlinsen 5, 6 und 7 zusammengebaut ist, wird die Abweichung bei dem gesamten Korrektursystem gemessen und entsprechend abgewandelt. In diesem Fall kann die Korrekturlinse 8 für die Lichtquelle anstelle einer teilweisen Korrektur der Linsen 5,6 und 7 korrigiert werden. Außerdem kann ein die Punktgüte und -beschaffenheit korrigierendes Filter, welches in das optische Korrektursystem eingesetzt wird, um eine gleichmäßige Beleuchtung über der lichtempfindlicher Schicht zu erhalten, verwendet werden.

Ferner braucht nicht jedes der Korrekturglieder odei -elemente, die auch manchmal als Linsen bezeichne)

s werden, des vorbeschriebenen optischen System! notwendig eine einzelne Linse zu sein, sondern es kanr auch durch eine Anzahl zusammengesetzter Linser gebildet werden. Bei Farbbildröhren, bei welchen dre Elektronenkanonen in einer Reihe angeordnet sind

in weist der von der mittleren Elektronenkanone ausgestrahlte Elektronenstrahl keine Δ 5-Abweichung auf, se daß bei einer Belichtung bei dieser Art Bildröhre die Δ 5-Korrektur nicht vorgenommen zu werden braucht. Wie oben ausgeführt, weist das zur Belichtung vor

r> Farbbildröhren hier verwendete optische System vor Korrekturlinsen insgesamt drei Korrekturglieder odei -elemente auf, nämlich eine erste Linsengruppe oder eir Glied zur Korrektur der Δ 5-Abweichung, eine zweite Linsengruppe oder ein Element, um eine grobe odei

.ή mittlere Korrektur der Δ P-Abweichung nur in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel zu erreichen, und eine dritte Linsengruppe oder ein Element, um die feine odei gezielte Korrektur der Δ P-Abweichung in jedei radialen Richtung zu erreichen. Infolgedessen könner

:> die Ausführung sowie d^r Aufbau der Korrekturgliedei oder -elemente sehr vereinfacht werden, und die asphärischen Oberflächen der Korrekturlinsen könner in einfacher Weise hergestellt werden. Bisher ist da; System nur in Verbindung mit der Schaffung vor

μ Dreiergruppen von Lichtpunkten oder -flecken be schrieben worden; selbstverständlich kann es auch be einer Belichtung zur Ausbildung von Leuchtstoffstreifer oder vorübergehenden Punkten oder Streifen angewendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Optisches System zur Verwendung in einer Belichtungsvorrichtung zum Belichten von lichtempfindlichen Schichten bei der Herstellung des Bildschirmes einer Farbbildröhre mit einem Korrekturglied .zur Korrektur der radialen Abweichung Δ S des Ablenkmittelpunkts und mit einem weiteren Korrekturglied zur Korrektur der axialen Abweichung Δ P des Ablenkmittelpunkts, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Korrekturglied zur Korrektur der axialen Abweichung Δ Pein erstes Element, das eine mittlere Korrektur der Abweichung, die nur vom Ablenkwinkel abhängt, bewirkt., und ein zweites Element, das ein zusätzliche Korrektur der Δ P-Abweichung bewirkt, die vom Ablenkwinkel und der azimutalen Lage abhängt, enthält

2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Lichtquelle eine Linse (8) angebracht ist, durch die bereits die Δ P- oder Δ ^-Korrektur teilweise vorgenommen wird und durch die die Größe und Form der virtuellen Lichtquelle verändert werden.

3. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Filter zur Erzeugung einer gleichmäßigen Helligkeit über der gesamten Oberfläche der zu belichtenden Schicht.

JO