DE3220221C2 - Anordnung zum Bestimmen der Belichtungszeit bei der Beschichtung des Bildschirms einer Farbbildröhre - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Bestimmung der Belichtungszeit, die in einem Lichthaus (10) erforderlich ist, um den Schirm (17) einer Bildröhren-Frontplatte (16) entsprechend der Lichtdurchlässigkeit der in der Frontplatte verwendeten Schattenmaske (19) zu belichten. Die erfindungsgemäße Anordnung enthält eine Einrichtung (46) zur Lieferung eines der tatsächlichen Lichtdurchlässigkeit der Maske entsprechenden Wertes (MMT). Ferner werden ein Mindestwert (T ↓M ↓I ↓N) und ein Höchstwert (T ↓M ↓A ↓X) bereitgestellt, die für die noch akzeptierbare Mindest- bzw. Höchst-Durchlässigkeit der Maske charakteristisch sind und die voneinander subtrahiert werden, um einen Bereichswert (T ↓B) zu erhalten, der die Größe eines Durchlässigkeitsbereichs angibt. Der tatsächliche Durchlässigkeitswert und der Durchlässigkeits-Mindestwert werden miteinander kombiniert, um einen Differenzwert ( ΔT) zu erhalten. Aus diesem Differenzwert und dem Bereichswert wird ein Verhältniswert ( ΔT/T ↓B) gebildet, der dazu verwendet wird, einen Prozentwert (%T) zu bestimmen. Der Prozentwert wird mit einem einer Maximalbelichtungszeit entsprechenden Wert (ET ↓M ↓A ↓X) kombiniert, um den Wert für die Belichtungszeit (t) zu erhalten.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist.
• Der Bildschirm einer Farbbildröhre enthält Dreiergruppen verschiedener Leuchtstoffe, die bei Anregung durch Elektronen Licht unterschiedlicher Farbe emittieren. Diese Dreiergruppen bestehen typischerweise aus abwechselnden rot-, grün- und blauemittierenden Leuchtstoffstreifen. Zwischen dem Bildschirm und dem Strahlerzeugungssystem, aus welchem die anregenden Elektronen kommen, befindet sich eine durchbrochene Farbselektionselektrode, die sogenannte Schattenmaske, die sicherstellt, daß jeder Elektronenstrahl nur auf Leuchtstoffstreifen der ihm zugeordneten Farbe trifft.
• Bei der Herstellung des mit Leuchtstoff versehenen Bildschirmes wird die gesamte innere Oberfläche der Farbbildröhrenfrontplatte mit einem der Leuchtstoffe beschichtet, der in ein photoempfindliches Material eingemischt ist. Dann wird die Schattenmaske in die Frontplatte eingesetzt, und die gesamte Anordnung kommt in ein sogenanntes Lichthaus, in welchem das aus einer Lichtquelle kommende Licht die Öffnungen in der Schattenmaske durchdringt und Teile des Leuchtstoffs belichtet. Anschließend wird die Schattenmaske entfernt, und der unbelichtete Leuchtstoff wird fortgewaschen, so daß nur die belichteten Leuchtstoffbereiche bleiben. Dieser Vorgang wird dann mit Leuchtstoffen der beiden anderen Farben wiederholt.
• Bei diesen Belichtungen ist eine genaue Eingabe der Lichtdurchlässigkeitseigenschaften der Schattenmasken erforderlich, und zwar sowohl, wenn die Lichtdurchlässigkeitsparameter der Schattenmaske auf automatische Weise (z. B. unter Verwendung eines programmierten Rechners oder eines Mikroprozessors) als auch von Hand (z. B. durch Einstellung von Drehknöpfen am Instrumentenbrett der Anordnung) eingegeben werden: in jedem Fall mußt die Lichtdurchlässigkeit der in der zu belichtenden Frontplatte enthaltenen Schattenmaske genau bestimmt sein, um Unterschieden der Durchlaßeigenschaften der individuellen Schattenmasken Rechnung zu tragen, damit die erwähnten Anordnungen in der beabsichtigten Weise funktionieren. Da in Fertigungsstraßen Frontplatten unterschiedlicher Größen in zufälliger Folge ankommen, müssen die Kenngrößen der Schattenmasken innerhalb der einzelnen Frontplatten bezüglich ihrer Lichtdurchlässigkeit genau kategorisiert und in die Bearbeitungsgeräte eingegeben werden.
• Aus der DE-OS 21 25 088 und der DE-OS 21 26 783 ist es bekannt, bei der Bildröhrenherstellung die Durchlässigkeit der Schattenmaske mit Hilfe einer Lichtmeßeinrichtung auszumessen und diesen Meßwert zur Bestimmung der Belichtungszeiten bei der Ausbildung der Leuchtstoffelemente zu benutzen.
• Ausgehend von dem im OB des Anspruchs 1 angegebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zur Berechnung der Belichtungszeiten für die Herstellung von Leuchtschirmen bei Verwendung von Schattenmasken unterschiedlicher Größe und Typen anzugeben, um die Fertigungsstraßen auch für die Herstellung unterschiedlicher Bildröhrentypen optimal nutzen zu können.
• Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch gekennzeichnet.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung eine Anordnung zur automatischen Steuerung der Belichtung eines Bildschirms.
• Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung.
• In der Fig. 1 ist vereinfacht und teilweise aufgebrochen ein Lichthaus 10 bekannten Typs mit einem Gehäuse 11 dargestellt. Das Lichthaus 10 enthält eine Quelle aktinischer Energie, bei der es sich im vorliegenden Fall um eine Quecksilberdampflampe 12 handelt, wie sie typischerweise bei der Herstellung von Farbfernsehschirmen verwendet wird. Die Lampe 12 wird aus einer Versorgungseinrichtung 13 bekannten Typs gespeist. Die Versorgungseinrichtung 13 empfängt Wechselstromleistung über eine veränderbare Wechselstrom-Eingangsschaltung 13, um die auf die Lampe 12 gegebene Wechselstromleistung in gewünschter Weise ändern zu können.
• Auf das Lichthaus 10 ist eine Frontplatte 16 einer Bildröhre aufgebracht worden. Die innere Oberfläche der Frontplatte 16 ist mit einer Schicht 17 eines Materials versehen, welches empfindlich gegenüber Licht ist und chemisch reagiert, wenn es durch Licht aus der Quelle 12 belichtet wird. Zwischen der Lampe 12 und der Schicht 17 befindet sich eine Schattenmaske 19. Die Schattenmaske 19 ist mit Öffnungen versehen, durch welche Elektronen dringen können, um die Schicht 17 anzuregen, wenn die Bildröhre in Betrieb ist. Auch das Licht aus der Lampe 12 dringt durch die Maskenöffnungen und belichtet die Schicht 17 im Muster der Öffnungen. Jede Änderung der Speiseleistung der Lampe 12 bewirkt eine Intensitätsänderung der Lampe, so daß die Belichtung der Schicht 17 anders belichtet wird und die Gefahr besteht, daß die auf dem Lichthaus 10 hergestellten Schirme nicht gleichmäßig werden. Um dies zu vermeiden, wird die Ausgangsleistung der Versorgungseinrichtung 13 überwacht und ein Ausgangssignal erzeugt, welches die Änderungen der Speiseleistung widerspiegelt. Dieses Ausgangssignal wird dazu verwendet, ein Steuersignal zu erzeugen, welches eine durch die Leistungsänderungen bestimmte zeitabhängige Charakteristik hat.
• Zwischen der Lampe 12 und der Schicht 17 ist ein optischer Verschluß 21 bekannten Typs angeordnet, der geöffnet und geschlossen werden kann, um das Auftreffen der Lichtstrahlen 18 auf die Schicht 17 zu steuern. Diese Technik ist bei Lichthäusern und bei der Herstellung von Bildschirmen für Farbbildröhren bekannt und braucht hier im einzelnen nicht näher beschrieben zu werden.
• Die der Versorgungseinrichtung 13 zugeführten Eingangsleistung wird durch einen Wandler 22 überwacht, der den Betrag der Leistung in eine entsprechende Frequenz umwandelt. Das Ausgangssignal 25 dieses Wandlers 22 ist ein binäres Signal, z. B. eine Rechteckwelle, mit einer Frequenz f ₀. Dieses Signal wird über eine Leitung 23 auf eine Belichtungssteuerschaltung 24 gekoppelt, deren Einzelheiten weiter unten in Verbindung mit Fig. 2 erläutert werden. Das Ausgangssignal der Belichtungssteuerschaltung 24 wird über eine Leitung 26 auf einen sogenannten Stillstand/Bewegung-Rechner 27 gegeben, der dafür sorgt, daß die Frontplatte 16 schrittweise bewegt wird. Mit dieser schrittweisen Bewegung wird verhindert, daß sich die Breite der belichteten Leuchtstoffstreifen infolge von Vibrationen der Schattenmaske 19 ändert, wie es im Falle einer konstanten Frontplattenbewegung häufig vorkommt.
• Das Ausgangssignal des Rechners 27 wird über eine Ausgangsleitung 28 auf einen Zähler/Taktgeber 29 gegeben. Der Zähler/Taktgeber 29 liefert auf einer Ausgangsleitung 31 Ausgangsimpulse entsprechend der Frequenz f ₀ des vom Wandler 22 kommenden rechteckwellenförmigen Steuersignals 25. Die Leitung 31 ist jeweils mit einer Eingangsleitung 32 bzw. 33 einer Verschlußsteuereinheit 34 und einer Motorsteuereinheit 36 verbunden. Die Verschlußsteuereinheit 34 ist über eine Leitung 37 mit dem Verschluß 21 gekoppelt, um die Belichtung der Schicht 17 mit dem Licht der Lampe 12 zu steuern. Das Ausgangssignal der Motorsteuereinheit 36 wird an einen Motor 38 gelegt, bei dem es sich z. B. um einen Schrittmotor handelt. Die Welle 39 des Motors 38 ist über eine Kupplung 41 mit einer Leitspindel 42 gekoppelt, die durch Gewindelöcher in zwei Angriffsgliedern 43 und 44 geführt ist. Auf diese Weise führt eine Drehung der Welle 39 zu einer linearen Bewegung der Frontplatte 16 relativ zum Lichthaus 10.
• Gemäß der Fig. 2 liefert ein Signalgeber 46 ein Signal MMT, welches die gemessene Durchlässigkeit der Schattenmaske 19 darstellt. Das Durchlässigkeits-Meßwertsignal MMT kann der Anordnung in verschiedener Weise eingegeben werden. So kann der betreffende Wert beispielsweise durch Betätigung von Daumenradschaltern am Instrumentenbrett der Anordnung eingestellt werden. Wenn ein Industrieroboter verwendet wird, der einen programmierbaren Rechner mit Speichermöglichkeit enthält, kann das erwähnte Signal im Rechner gespeichert sein und abgerufen werden, wenn eine Frontplatte 16 auf das Lichthaus aufgebracht ist. In jedem Fall, unabhängig von der Art der Eingabe, wird das Durchlässigkeits- Meßwertsignal MMT auf einen Eingang eines Addierers 47 gegeben.
• Ein Signalgeber 48 liefert ein Mindestdurchlässigkeits- Signal T _MIN , welches den noch zulässigen Mindestwert der Durchlässigkeit der Schattenmaske 19 angibt. Dieses Signal ist repräsentativ für den Mindestwert der Lichtdurchlässigkeit jeweils eines bestimmten Schattenmaskentyps und wird jedesmal geändert, wenn ein anderer Maskentyp auf das Lichthaus 10 gesetzt wird. Auch dieser Wert kann entweder über Daumenradschalter oder durch den programmierbaren Rechner des Roboters eingegeben werden. Der Ausgang des Signalgebers 48 wird ebenfalls auf den Addierer 47 gekoppelt, der das Durchlässigkeits-Meßwertsignal MMT und das Mindestdurchlässigkeits-Signal T _MIN algebraisch kombiniert, um ein Differenzsignal Δ T zu erzeugen, welches die Differenz zwischen den beiden Eingangssignalen darstellt. Das vom Signalgeber 48 gelieferte Signal T _MIN stellt die Mindestdurchlässigkeit für das System dar, so daß der Ausgang des Addierers 47 negativ ist, wenn das Durchlässigkeits-Meßwertsignal MMT vom Signalgeber 46 kleiner ist als das Signal T _MIN . In diesem Fall verhindert das Ausgangssignal Δ T des Addierers 47, daß das System die Schattenmaske als akzeptierbares Exemplar annimmt, wie es weiter unten noch ausführlicher erläutert wird.
• Ein Signalgeber 49 ist entsprechend einem Wert eingestellt, der die höchstzulässige Durchlässigkeit für einen bestimmten Schattenmaskentyp angibt. Der Signalgeber 49 liefert ein entsprechendes Höchstdurchlässigkeits-Signal T _MAX an einen Addierer 51, der außerdem das Signal T _MIN vom Signalgeber 48 empfängt. Der Addierer 51 kombiniert die beiden Signale T _MAX und T _MIN algebraisch miteinander, um einen Durchlässigkeitsbereich T _B zu bestimmen, der gleich T _MAX -T _MIN ist. Eine Teilerschaltung 52 empfängt die Signale Δ T und T _B , um ein Signal entsprechend einem Verhältniswert T _V = Δ T/T _B zu liefern, der das "Durchlässigkeitsverhältnis" der Schattenmaske 19 angibt. Der Durchlässigkeits-Verhältniswert T _V wird in einem Addierer 53, der diesen Wert von 1 subtrahiert (1-T _V ), in einen Durchlässigkeits-Prozentwert %T umgewandelt. Das diesem Durchlässigkeits-Prozentwert %T entsprechende Signal wird auf einen Eingang einer die "Durchlässigkeitsstufe" ermittelnden Recheneinrichtung 54 gegeben.
• Ein Signalgeber 56 liefert ein Signal ET _MAX , welches die für das System höchstzulässige Belichtungszeit, die Maximalbelichtungszeit, darstellt. Dieses Maximalbelichtungszeit- Signal ist also konstant. Daher kann der Signalgeber 56 ein Mikroprozessor oder irgendeine andere Festsignalquelle sein. Das Signal ET _MAX wird auf die Recheneinrichtung 54 gegeben, worin es mit dem vom Addierer 53 kommenden Prozentwertsignal %T multipliziert wird, um ein Signal zu erzeugen, welches die Durchlässigkeitsstufe der Maske darstellt, d. h. denjenigen Abschnitt (Zelle) des Durchlässigkeitsbereichs, der für die tatsächliche Maskendurchlässigkeit gilt. Dieses " Durchlässigkeitsstufen"-Signal gibt das Schattenverhältnis der Schattenmaske an, es ist also charakteristisch für die Gesamtfläche der Öffnungen innerhalb der Schattenmaske. Das vom Ausgang der Recheneinrichtung 54 gelieferte Durchlässigkeitsstufen-Signal wird einem Addierer 57 angelegt. Ein Signalgeber 58 liefert ein Signal ET _MIN , das den für das System zulässigen Minimalwert der Belichtungszeit darstellt. Dieses Minimalbelichtungszeit-Signal ET _MIN wird ebenfalls auf den Addierer 57 gegeben und darin mit dem von der Recheneinrichtung 54 kommenden Durchlässigkeitsstufen-Signal addiert, um ein für die vorzugebende Belichtungszeit charakteristisches Signal t zu erzeugen. Dieses Belichtungszeit-Vorgabesignal t und das Minimalbelichtungszeit-Signal ET _MIN werden an einen Vergleicher 59 gelegt, der feststellt, ob das Signal t größer ist als das Signal ET _MIN . Wenn t > ET _MIN , dann wird das Belichtungszeit-Vorgabesignal auf die Ausgangsleitung 61 weitergegeben und steht zur weiteren Verwendung zur Verfügung. Wenn t > ET _MIN , dann ist das Durchlässigkeits-Differenzsignal Δ T vom Addierer 47 negativ, was anzeigt, daß das Durchlässigkeits-Meßwertsignal MMT die Mindestdurchlässigkeit T _MIN nicht überschreitet. In diesem Fall wird auf der Ausgangsleitung 62 des Vergleichers 59 ein Abschaltsignal erzeugt.
• Falls gewünscht, kann das System auch von Hand durch Verwendung eines Durchlässigkeitsstufen-Codegenerators 63 bedient werden. Bei Verwendung eines solchen Generators 63 werden die gemessenen Durchlässigkeitswerte aller in Frage kommenden Schattenmaskentypen in verschiedenen Stufen kategorisiert. Der Code der Durchlässigkeitsstufe für die jeweilige Schattenmaske wird im Generator 63 eingestellt und auf einen Eingang eines Durchlässigkeitsstufen-Signalgebers 64 gegeben. Dieser Generator liefert ein Signal, das charakteristisch für den Durchlässigkeitswert der jeweiligen Maske ist, die in den zu bearbeitenden Frontplatte 16 sitzt. Der Signalgeber 64 empfängt außerdem das Maximalbelichtungszeit-Signal ET _MAX vom Signalgeber 56. Im Signalgeber 64 wird das durch den Code bestimmte Signal mit einer festen Mindestbelichtungszeit von 0,5 Sekunden addiert, und die Summe wird mit dem Signal ET _MAX multipliziert, um ein von Hand eingestelltes Durchlässigkeitsstufen-Signal zu bilden, das auf den Addierer 57 gegeben wird, um darin das Belichtungszeit-Vorgabesignal in der gleichen Weise wie beim automatischen Betrieb zu bilden. Auch die weitere Verarbeitung erfolgt wie beim automatischen Betrieb.

Claims (2)

1. Anordnung zum Bestimmen der Belichtungszeit, die erforderlich ist, um den Bildschirm einer Farbbildröhren-Frontplatte entsprechend der Lichtdurchlässigkeit der dem Bildschirm zugeordneten Schattenmaske zu belichten, mit einer die tatsächliche Durchlässigkeit der Schattenmaske (19) messenden und daraus ein entsprechendes Meßwertsignal (MMT) ableitenden ersten Meßeinrichtung (46), gekennzeichnet durch
eine zweite und dritte Meßeinrichtung (48 bzw. 49), welche die noch akzeptierbare Mindest- bzw. Höchstdurchlässigkeit der Maske messen und daraus je ein entsprechendes Meßwertsignal (T _MIN bzw. T _MAX ) ableiten,
eine erste Differenzschaltung (47), deren Eingängen die Meßwertsignale (MMT, T _MIN ) für die tatsächliche Durchlässigkeit und die Mindestdurchlässigkeit zugeführt werden und die an ihrem Ausgang ein Durchlässigkeitsdifferenzsignal (Δ T) liefert,
eine zweite Differenzschaltung (51), deren Eingängen die Meßwertsignale (T _MIN , T _MAX ) für die Mindestdurchlässigkeit und die Höchstdurchlässigkeit zugeführt werden und die an ihrem Ausgang ein Durchlässigkeitsbereichssignal (T _B ) liefert,
eine Quotientenschaltung (52), deren Eingängen das Durchlässigkeitsdifferenzsignal (Δ T) und das Durchlässigkeitsbereichssignal (T _B ) zugeführt werden und die an ihrem Ausgang ein Durchlässigkeits-Verhältnissignal (Δ T/T _B ) liefert,
eine durch Subtraktion des Durchlässigkeits-Verhältnissignals (Δ T/T _B ) von einem Einheitswertsignal die prozentuale Durchlässigkeit angebendes Prozentsignal (%T) bildende Prozentbildungsschaltung (53 ),
einen Maximalbelichtungsgeber (56), der ein die maximale Belichtungszeit darstellendes Maximalbelichtungssignal (ET _MAX ) liefert,
einen Minimalbelichtungsgeber (58), der ein die minimale Belichtungszeit darstellendes Minimalbelichtungssignal (ET _MIN ) liefert,
und eine Belichtungssignalschaltung (54, 57), welche eine Multiplikationsschaltung (54) für das Maximalbelichtungssignal (ET _MAX ) und das Prozentsignal (%T) enthält, und welcher das Maximalbelichtungssignal (ET _MAX ) und das Prozentsignal (%T) zugeführt werden und welche hieraus ein die tatsächliche Belichtungszeit als durch das Prozentsignal bestimmter Bruchteil der Maximalbelichtungszeit darstellendes Belichtungssignal (t) ableitet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Signalgeber (64), welcher für Handbedienung aus dem Maximalbelichtungssignal (ET _MAX ) und einem von Hand einstellbaren Durchlässigkeits-Codewert für die Schattenmaske (vom Generator 63) den Wert für die Belichtungszeit (t) bildet.