DE2829989A1

DE2829989A1 - Belichtungsvorrichtung und verfahren fuer die herstellung von bildschirmen fuer kathodenstrahlroehren

Info

Publication number: DE2829989A1
Application number: DE19782829989
Authority: DE
Inventors: James E Morean; Carl W Penird
Original assignee: GTE Sylvania Inc
Current assignee: GTE Sylvania Inc
Priority date: 1977-07-11
Filing date: 1978-07-07
Publication date: 1979-01-25
Also published as: US4122461A; BE866823A

Description

- 6 - U.Z. 88c294

GTE SYLVANIA INCORPORATED

100 West 10th Street Wilmington , Delaware V.St.A.

BELICHTUNGSVORRICHTUNG UND VERFAHREN FÜR DIE HER-STELLUNG VON BILDSCHIRMEN FÜR KATHODENSTRAHLRÖHREN

Die Erfindung betrifft eine Belichtungsvorrichtung und ein Verfahren für die Herstellung von Bildschirmen für Kathodenstrahlröhren.

Bei der Herstellung von Bildschirmen für Kathodenstrahlröhren und insbesondere bei der Verwendung von Licht zum Belichten eines Musters aus lichtempfindlichem Material bei der Herstellung von Farbbildröhren war es allgemein üblich, eine erste Lichtquelle vor-

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zusehen, die eine zweite oder Punkt-Lichtquelle versorgt. Eine solche optische Anordnung verwendet normalerweise einen Transparentstab oder einen Quarzstab für die Lichtübertragung. Durch innere Reflexionen ist es jedoch nicht ungewöhnlich, daß ein großer Anteil der Intensität der Primärlichtquelle in einer solchen optischen Anordnung verloren geht.

Desgleichen war es allgemein üblich, bei der Herstellung von Farbbildschirmen einen Schirmträger für die Kathodenstrahlröhre mit einer Schicht aus lichtempfindlichem Material und farbig strahlendem Leuchtstoff auf der Innenfläche des Schirmträgers zu verwenden. Eine perforierte Maske wird in einem gewissen Abstand von der lichtempfindlichen Schicht und;.-dem farbig strahlenden Leuchtstoff am Schirmträger befestigt,

Der Schirmträger wird auf einen Schirmbelichtungsapparat gelegt und die Lichtquelle ist im Innern der Belichtungsvorrichtung in einem gewissen Abstand vom Schirmträger angeordnet. Eine Linse zur Lichtkorrektur, die die Lichtstrahlen von der Lichtquelle zum Schirmträger leitet, und ein Lichtdämpfungsglied ist zwischen der Lichtquelle und dem Schirmträger angebracht; sie dienen zur Steuerung der Lichtbeaufschlagung auf dem Schirmträger. Zusätzlich ist ein Verschluß zwischen der Lichtquelle und der Linse und dem Lichtdämpfungsglied angeordnet, der die Lichtstrahlen von der Lichtquelle freigibt oder unterbricht und damit die Beaufschlagung des Schirmträgers durch die Lichtstrahlen gestattet oder verhindert.

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Auf diese Weise wird aktinische Energie von der Lichtquelle durch die Linse und das Lichtdämpfungsglied geleitet und tritt durch die Perforationen der Maske, um die lichtempfindliche Schicht des Schirmträgers zu beaufschlagen. Dadurch werden "bestimmte Teile der lichtempfindlichen Schicht gehärtet, und die unbelichteten und ungehärteten Teile werden durch Waschen entfernt. Der Vorgang wird mit veränderter Stellung der Lichtquelle bezüglich des Bildschirms wiederholt, um Matrixfenster oder Leuchtstoff-Haftstellen für die Beaufschlagung durch Elektronenstrahlen einer Kathodenstrahlröhre auszubilden.

Obgleich das oben beschriebene Herste livings verfahren immer noch verwendet wird, um gemusterte Bildschirme für Kathodenstrahlröhren herzustellen, ergaben sich doch gewisse Schwierigkeiten. Zum Beispiel fand man, daß optische Anordnungen, die primäre und sekundäre Lichtquellen oder einen Transparentstab verwenden, infolge der Abschwächung durch den Transparentstab häufig eine Primärlichtquelle von rund einem Kilowatt erfordern. Es ist daher eine komplizierte Kühleinrichtung erforderlich, um die Lampe betriebsfähig zu erhalten, und solche Anordnungen sind sowohl teuer als unhandlich.

Weiterhin war für die Herstellung von sogenannten Punktoder Delta-Bildschirmen eine punktförmige Lichtquelle erforderlich, um eine exakte Belichtung zu erzielen. Für eine solche punktförmige Lichtquelle war das Transparentstabverfahren eine Notwendigkeit. Für die Herstellung eines zeilenweisen Farbbildschirms ist jedoch keine punktförmige Lichtquelle erforderlich, wodurch die Verwendung einer Direktsicht-Lichtquelle mit stark

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reduziertem Energiebedarf möglich und wünschenswert wird. Daneben ist eine solche Direktsicht-Lichtquelle leicht beweglich zu machen, um die richtige wirksame Lichtquellenlänge zu erhalten, die zur Erlangung von geraden Matrixfenstern oder Leuchtstoffzeilen erforderlich ist.

Darüberhinaus war die Belichtungszeit bei diesem Verfahren häufig in der Größenordnung von Minuten, während beim Direktsicht-Verfahren, bei dem die optische Einrichtung ein bis zu 10 Größenordnungen höheres Leuchtvermögen besitzt, eine Belichtungszeit im Bereich von Sekunden ausreicht. Daher sind frühere Verfahren, bei denen ein Verschluß in den Strahlengang der Lichtquelle gebracht und wieder zurückgezogen wurde, nicht mehr zufriedenstellend. Mit anderen Worten, die Kürze der Belichtungszeit erfordert eine präzisere Betätigung des Verschlusses, um die erforderliche Gleichmäßigkeit der Belichtung über den gesamten Schirmträger zu erreichen. Durch die Erfindung sollen die oben genannten Schwierigkeiten ausgeschaltet und eine bessere Möglichkeit für die optische Belichtung von Farbbildschirmen geschaffen werden. Dabei soll eine Belichtungsvorrichtung und ein Verfahren für die Belichtung eines Farbbildschirms und eine bewegliche direkte Lichtquelle mit Wasserkühlung sowie ein entsprechender damit zusammenwirkender Verschluß geschaffen werden, der die Beaufschlagung des Schirmträgers durch den Lichtstrahl bei im wesentlichen unveränderter Stellung des Schirmträgers einleitet und wieder unterbricht. Durch ein entsprechendes Verfahren soll auf einer lichtempfindlichen Schicht, die auf der Innenfläche eines Schirmträgers für Kathodenstrahlröhren aufgebracht ist, ein entsprechendes Belichtungsmuster erzeugt werden.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Belichtungsvorrichtung mit einem Schirmträger, auf dessen Innenfläche eine Schicht von lichtempfindlichem Material aufgebracht ist, in einem gewissen Abstand von einer direkten Lichtquelle mit Wasserkühlung, die schwingend montiert ist, wobei ein Verschluß zwischen der Lichtquelle und dem Schirmträger so angeordnet ist, daß er sich in einer gegebenen Richtung bewegen kann, um die Beaufschlagung des Schirmträgers durch das Licht aus der Lichtquelle einzuleiten und wieder zu unterbrechen.

Die Belichtung wird durch ein Verfahren bewirkt, bei dem ein Schirmträger mit einer Schicht aus lichtempfindlichem Material auf der Innenfläche, an dem in einem gewissen Abstand von dem lichtempfindlichen Material eine perforierte Maske befestigt ist, auf einer Belichtungsvorrichtung aufliegt, die eine aktinische Energiequelle in einem gewissen Abstand vom Schirmträger enthält, die Lichtstrahlen aussendet, wobei zwischen der aktinischenEnergiequelle und dem Schirmträger ein Verschluß so angeordnet ist, daß er sich in einer gegebenen Richtung bewegen kann, um die Beaufschlagung des Schirmträgers durch die Lichtstrahlen aus der Energiequelle zu bewirken und bei Weiterbewegung in der gleichen Richtung die Beaufschlagung des Schirmträgers durch die Lichtstrahlen der Energiequelle wieder zu unterbrechen.

Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigtι

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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Belichtungsvorrichtung für die Herstellung von Bildschirmen;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Darstellung von Fig. 1;

Fig. 3 eine Perspektivzeichnung der Anordnung für die Betätigung des Verschlußmechanismus von Fig.; und

Fig. 4-8 verschiedene Phasen der Betätigung des Verschlußmechanismus von Fig. 1.

In Fig. 1 und 2 ist eine Belichtungsvorrichtung 9 dargestellt, die eine Auflage 11 und Je 2 darauf montierte Gummi-Führungsstücke 13 enthält. Ein Schirmträger einer Kathodenstrahlröhre 15 liegt auf der Auflage 11 und wird durch die Führungsstücke 13 positioniert. Der Schirmträger 15 trägt auf seiner Innenfläche eine Schicht 17 aus !lichtempfindliche m Material, und eine perforierte Maske 19 ist am Bildschirm 15 befestigt, in einem gewissen Abstand von der Schicht aus lichtempfindlichem Material 17.

Im Innern der Belichtungsvorrichtung 9 und in einem gewissen Abstand von der perforierten Maske 19 ist eine Linse zur Lichtkorrektur 21, ein Lichtdämpfungsglied 23, ein erster und zweiter Verschlußteil 25 und 27 sowie eine Lichtquelle 29 untergebracht. Viie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, enthält die Lichtquelle 29 eine Lampe 31 mit einer Längsachse, die in eine Ummantelung mit Wasserkühlung 33 eingeschlossen ist. Die wasserg-e kühlte Ummantelung 33 ruht auf einer Kugelführung 35» die durch einen Motor 37 betätigt wird. Jeder der bei-

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den Verschlußteile 25 und 27 ist an je einen Luftzylinder 39 und 41.angeschlossen, wie in Fig. 3 gezeigt wird, und enthält eine öffnung 43 bzw. 45, wie aus Fig.2 ersichtlich ist.

Für den Betrieb der beschriebenen Vorrichtung wird der Schirmträger 15 mit der Schicht 17 aus lichtempfindlichem Material und einer daran befestigten perforierten Maske 19 auf die Auflage 11 gelegt und durch die Führungsstücke 13 positioniert. Die Lichtquelle 29 wird in Betrieb gesetzt, wozu die Einschaltung der Lampe 31 gehört, die vorzugsweise z.B. eine 1200 W Quecksilberdampflampe ist, sowie dieEinschaltung eines ausreichenden Kühlwasserflusses, um eine Lampentemperatur von etwa 15° C (60° F) aufrecht zu erhalten. Der Motor 37 wird gleichfalls eingeschaltet und versetzt die Lampe 31 in Schwingung entlang ihrer Längsachse mit einer Frequenz, die in der Größenordnung von einer Schwingung pro Sekunde liegen kann.

Daraufhin wird der erste und zweite Verschlußteil 25 und 27 auf eine Weise betätigt, die durch Bezugnahme auf Fig. 4 bis 8 leichter verständlich wird. In Fig. 4 sind die öffnungen 43 und 45 des ersten und zweiten Verschlußteils 25 und 27 in Bezug auf die Lampe 31 gegeneinander verschoben. Dadurch werden die von der Lampe 31 ausgesandten Lichtstrahlen vom zweiten Verschlußteil 27 aufgehalten, und die Belichtung der Schicht aus lichtempfindlichem Material 17 wird verhindert. ·

Für die Belichtung oder Beaufschlagung der Schicht aus lichtempfindlichem Material 17 durch die Lichtstrahlen wird auf Fig. 5 Bezug genommen. Hier hat sich der zweite

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Verschlußteil 27 in einer gegebenen Richtung bewegt, um die beiden öffnungen 43 und 45 aufeinander auszurichten. Dadurch können die von der Lampe 31 ausgesandten Lichtstrahlen die Schicht aus lichtempfindlichem Material 17 beaufschlagen.

Für die Unterbrechung der Belichtung der Schicht aus lichtempfindlichem Material 17 durch die Lichtstrahlen wird auf Fig. 6 Bezug genommen. Hier hat sich der erste Verschlußteil 25 in der gleichen Richtung bewegt, in der der zweite Verschlußteil 27 zuvor die Belichtung bewirkte. Dann wird der erste Verschlußteil 25 in der gegebenen Richtung so weit weiter bewegt, daß die Öffnungen 43 und 45 wieder gegeneinander versetzt liegen und die von der Lampe 31 ausgesandten Lichtstrahlen unterbrochen werden. Dabei ist zu bemerken, daß auf diese Weise der erste Teil der Schicht aus lichtempfindlichem Material 17, der die Lichtstrahlen von der Lampe 31 empfängt, auch der erste Teil ist, bei dem die Lichtstrahlen wieder unterbrochen werden, das heißt der zuerst belichtete Teil wird auch als erster wieder abgedeckt.

Als weiteren Schritt zeigt Fig. 7 die Belichtung der Schicht aus lichtempfindlichem Material 17 durch das Vorrücken des ersten Verschlußteils 25 in einer gegebenen Richtung, um die öffnungen 43 und 45 miteinander zur Deckung zu bringen. Weiterhin zeigt Fig. 8 die Unterbrechung der Belichtung durch die Bewegung des zweiten Verschlußteils 27 in der gleichen Richtung, in der zuvor der erste Verschlußteil 25 die Belichtung bewirkte. Die zweite Öffnung 45 wird also gegen die erste öffnung 43 dadurch verschoben, daß der zweite Verschluß-

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teil 27 sich in die gleiche Richtung bewegt, in der zuvor der erste Verschlußteil 25 die Belichtung bewirkt hatte.

Somit wird eine wassergekühlte schwingend angeordnete Lichtquelle 29 mit zwei Verschlußteilen 25 und 27, einem Lichtdämpfungsglied 23 und einer Linse zur Lichtkorrektur 21 verwendet, um eine Schicht aus lichtempfindlichem Material 17 auf der Innenfläche eines Schirmträgers 15 zu belichten. Da die Lichtquelle 29 eine direkte Quelle ist und nicht eine indirekte oder ein Quarzstab zusammen mit einer Lampe, wie sie häufig für die Erzeugung einer punktförmigen Lichtquelle verwendet wird, zeigt es sich, daß die Belichtungszeit erheblich reduziert werden kann, wodurch das Belichtungsverfahren kritischer wird.

Insbesondere die früher angewandten Belichtungsarten mit einem Quarzstab zur Erzeugung einer punktförmigen Lichtquelle verwendeten häufig eine Belichtungszeit im Bereich von 3 bis 5 Minuten. Dagegen verwendet das oben beschriebene Belichtungsverfahren mit direkter Lichtquelle häufig eine Belichtungszeit von etwa 15 bis 30 Sekunden. Offensichtlich kommt der Betätigung der Belichtungsvorrichtung oder dem Verschluß eine wesentlich geringere Bedeutung zu, wenn die Belichtungszeit zwischen 3 und 5 Minuten liegt, als wenn sie 15 bis 30 Sekunden beträgt.

Es wurde eine neuartige Belichtungsvorrichtung und ein Verfahren zur Belichtung einer Schicht aus lichtempfindlichem Material auf der Innenseite des Schirmträgers einer Kathodenstrahlröhre beschrieben. Diese

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Vorrichtung schafft nicht nur eine direkte, schwingend angeordnete und wassergekühlte Lichtquelle, sondern auch ein Verschlußverfahren für die Steuerung der Belichtung, wobei der zuerst belichtete Teil des lichtempfindlichen Materials auch der erste Teil ist, bei dem die Belichtung wieder unterbrochen wird. Das führt zu einer schnellen, wirksamen und gleichmäßigen Belichtung der Schicht aus lichtempfindlichem Material, woraus sich ein technischer Fortschritt bei der Herstellung von Kathodenstrahlröhren ergibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Belichtungsvorrichtung zum Belichten bestimmter Teile einer Schicht aus lichtempfindlichem Material, das auf die Innenfläche des Schirmträgers einer Kathodenstrahlröhre aufgebracht ist, an dem eine perforierte Maske befestigt ist und in einem bestimmten Abstand von der Beschichtung gehalten wird, wobei der Schirmträger in einem gegebenen Abstand von einer aktinischen Energiequelle angeordnet ist, die Lichtstrahlen auf den Schirmträger richtet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schirmträger und der aktinischen Energiequelle eine Verschlußanordnung vorgesehen ist, die in einer bestimmten Richtung im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Lichtstrahlen beweglich ist und sowohl den Beginn als auch die Unterbrechung der Beaufschlagung des Schirmträgers durch die Lichtstrahlen bewirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußanordnung in Form eines ersten und zweiten Verschlußteils ausgeführt ist, von denen jeder eine Öffnung besitzt, und die so angeordnet sind, daß sie sich im Verhältnis zueinander in der gleichen Richtung bewegen, um die Ausrichtung der Öffnungen aufeinander sowie die Unterbrechung der Beaufschlagung des Schirmträgers durch die Lichtstrahlen zu bewirken.

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Postscheckkonto: Karlsruhe 76979-754 Bankkonto: Deutsche Bank AG Villingen (BLZ 69470039) 146332

ORIGINAL INSPECTED

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußanordnung so bewegt werden kann, daß der erste Teil des Schirmträgers, der den Lichtstrahlen ausgesetzt wird, auch der erste Teil ist, an dem die Belichtung durch die Lichtstrahlen wieder unterbrochen wird .

4. Vorrichtung nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß die aktinische Energiequelle in Form einer Direktsicht—Lichtquelle ausgeführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktinische Energiequelle in Form einer Direktsicht-Lichtquelle ausgebildet ist, die in einer mit Flüssigkeit gefüllten Ummantelung eingeschlossen ist und mit einer vorbestimmten Frequenz in einer Richtung parallel zur Längsachse der Lichtquelle in Schwingung versetzt wird«

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verschlußanordnung und dem Schirmträger ein Lichtdämpfungsglied vorgesehen ist und eine Linse zur Lichtkorrektur zwischen dem Lichtdämpfungsglied und dem Schirmträger liegt.

7· Belichtungsvorrichtung zum Belichten des Schirmträgers einer Kathodenstrahlröhre in Zeilenanordnung, der auf seiner Innenfläche eine Schicht aus lichtempfindlichem Material trägt und an dem eine perforierte Maske befestigt ist und von der lichtempfindlichen Schicht in einem Abstand gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mit einer Öffnung versehene Anordnung zum

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Tragen des Schirmträgers enthält, eine direkte aktinische Energiequelle in einem bestimmten Abstand von der mit einer Öffnung versehenen Anordnung zum Tragen des Schirmträgers, die Lichtstrahlen in Richtung dieser Anordnung aussendet, einen Verschluß, der zwischen der direkten aktinischen Energiequelle und der mit einer Öffnung versehenen Anordnung zum Tragen des Schirmträgers angebracht ist und in einer gegebenen Richtung bewegt werden kann, um den Beginn der Beaufschlagung des Schirmträgers durch die Lichtstrahlen von dieser aktinischen Energiequelle einzuleiten, und der bei der Weiterbewegung in der gleichen Richtung die Unterbrechung der Beaufschlagung des Schirmträgers durch die Lichtstrahlen bewirkt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß als flaches Stück ausgeführt ist, das in einer Richtung senkrecht zu einer Längsachse durch die aktinische Energiequelle und durch den Schirmträger der Kathodenstrahlröhre bewegt werden kann. .

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß aus einem ersten und zweiten Verschlußteil besteht, von denen jeder eine Öffnung besitzt und so ausgebildet ist, daß er sich in der gleichen Richtung bewegen kann und dadurch die beiden Öffnungen zur Deckung bringt und wieder gegeneinander verschiebt, um die Beaufschlagung und dann die Unterbrechung dieser Beaufschlagung des Schirmträgers durch die Lichtstrahlen zu bewirken.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte aktinische Energiequelle in eine mit Flüssigkeit gefüllte Ummantelung eingeschlossen ist und in Richtung ihrer Längsachse in Schwingung versetzt wird, und daß zwischen dem Verschluß und dem Schirmträger der Kathodenstrahlröhre ein Lichtdämpfungsglied und eine Linse zur Lichtkorrektur untergebracht ist.

11. Verfahren zum Belichten eines Musters auf einer lichtempfindlichen Schicht, die auf die Innenfläche des Schirmträgers einer Kathodenstrahlröhre aufgebracht ist, wobei am Schirmträger eine perforierte Maske in einem bestimmten Abstand von der lichtempfindlichen •Schicht befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirmträger auf eine Belichtungskammer gelegt wird, in der eine direkte aktinische Lichtquelle in einem bestimmten Abstand vom Schirmträger angeordnet ist und Lichtstrahlen aussendet, wobei ein für aktinische Energie undurchlässiger Verschluß zwischen dem Schirmträger und der aktinischen Energiequelle vorgesehen wird, daß dieser Verschluß in einer gegebenen Richtung und in einer im wesentlichen parallel zum Schirmträger verlaufenden Ebene bewegt wird, um die Beaufschlagung des Schirmträgers durch die Lichtstrahlen einzuleiten, und in der gleichen Richtung weiter bewegt wird, um die Beaufschlagung dieses Schirmträgers durch die Lichtstrahlen wieder zu unterbrechen.

12· Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß aus einem ersten und zweiten Verschlußteil besteht, von denen jeder mit einer Öffnung versehen ist, und daß der erste und zweite Verschlußteil so angeordnet ist , daß sie sich in der gleichen

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Richtung im Verhältnis zueinander bewegen, um die beiden Öffnungen miteinander zur Deckung zu bringen und wieder gegeneinander zu verschieben, wodurch die Beaufschlagung und anschließend die Unterbrechung dieser Beaufschlagung des Schirmträgers durch die Lichtstrahlen aus der aktinischen Energiequelle bewirkt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte aktinische Energiequelle in einer mit Flüssigkeit gefüllten Ummantelung untergebracht ist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte aktinische Energiequelle in Form einer Quecksilberdampflampe ausgeführt ist, die eine Längsachse besitzt und längs dieser Längsachse in Schwingung versetzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungskammer eine direkte aktinische Energiequelle enthält, die in einer mit Flüssigkeit gefüllten Ummantelung eingeschlossen ist und in Richtung der Längsachse dieser Quelle bewegt wird, ein Lichtdämpfungsglied in einem gewissen Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Schirmträger, eine Linse zur Lichtkorrektur in einem gegebenen Abstand zwischen dem Lichtdämpfungsglied und dem Schirmträger sowie einen Verschluß, der zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdämpfungsglied untergebracht ist und in einer gegebenen Richtung bewegt werden kann, um zu bewirken, daß die Lichtstrahlen von dieser Lichtquelle den Schirmträger beaufschlagen, und der bei Weiterbewegung in der gleichen Richtung die Unterbrechung der Beaufschlagung des Schirmträgers durch die Lichtstrahlen von der Lichtquelle verursacht.

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