DE3643113A1

DE3643113A1 - Verfahren zur herstellung eines linienrasterschirms einer schlitzmasken-farbbildroehre

Info

Publication number: DE3643113A1
Application number: DE19863643113
Authority: DE
Inventors: Albert Maxwell Morrell; Walter David Masterton; Richard Clark Bauder
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1986-12-17
Publication date: 1987-06-25
Also published as: SU1743374A3; CS8609370A2; GB2185148A; FR2592218B1; IT1214577B; GB2185148B; IT8622599A0; JPH0473249B2; SG33793G; CN86108576A; KR870006610A; HK41495A; CN1006832B; JPS62157636A; PL262853A1; KR950007675B1; FR2592218A1; CA1282990C; US4634247A; GB8630240D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, also ein photographisches Verfahren zur Herstellung eines Linienrasterschirms einer Farbbild röhre, bei welchem eine Schlitzlochmaske der Röhre als Belich tungsschablone verwendet wird und bei dem ein Kippen des durch die Schlitzloch- oder Schattenmaske auf die Frontplatte der Röhre projizierten Bildes einer linienförmigen Lichtquelle während der Exposition mittels einer Korrekturlinse korrigiert wird.

Bei den meisten Farbbildröhren, die derzeit hergestellt werden, handelt es sich um Linienrasterschirm-Schlitzlochmasken-Röhren. Diese Röhren haben eine sphärisch gekrümmte, im wesentlichen rechteckige Frontplatte, auf der sich ein Linienrasterschirm aus kathodolumineszenten Materialien befindet, und eine etwas sphärisch gewölbte Schlitzloch-Schattenmaske, die in der Nähe des Lumineszenzschirms angeordnet ist. Die Schlitze der Maske bilden vertikale Spalten, die jeweils eine Vielzahl von einzelnen Schlitzen enthalten, die in Vertikalrichtung durch Rücken oder Stegteile der Maske getrennt sind. Der Linienrasterschirm solcher Röhren enthält Umfangsränder mit schwach gekrümmten Seiten und abgerundeten Ecken.

Der Bildschirm von Linienrasterschirm-Schlitzmasken-Röhren wird gewöhnlich durch ein photographisches Verfahren hergestellt, bei welchem eine linienförmige Lichtquelle verwendet wird (US-PS 40 49 451, Law). Durch die Verwendung einer linienförmigen Lichtquelle entstehen durchgehende Leuchtstofflinien oder -strei fen, andererseits ergibt sich dadurch ein inhärentes Problem, das gelöst werden muß. Wegen der im wesentlichen sphärischen Krümmung der Schlitzloch-Schattenmaske sind die schlitzförmigen Öffnungen der Maske, die außerhalb der großen und der kleinen Achse der Maske liegen, bezüglich des Bildes der linienförmigen Lichtquelle gekippt oder geneigt. Ohne Korrektur hat diese Kippung oder Schrägstellung zur Folge, daß die entstehenden Leuchtstofflinien etwas gezackt sind.

Es sind bereits verschiedene Verfahren bekannt, mit denen man das sich durch die Schrägstellung oder Kippung ergebende Problem zu lösen versucht hat. Solche Verfahren sind beispielsweise in den US-PSen 38 88 673 und 38 90 151 (Suzuki et al.) beschrieben. Bei dem Verfahren gemäß dieser Patentschriften wird eine Abschirm platte in Verbindung mit einer Kipp- oder Schwenkbewegung der linienförmigen Lichtquelle verwendet. Die Abschirmplatte wird zur selektiven Belichtung der verschiedenen Teile der Maske und des Bildschirms bewegt und während dieser Bewegung wird die Lichtquelle so gekippt, daß sie parallel zu den Schlitzen in dem gerade exponierten Teil der Maske verläuft. Dieses Schirmbil dungsverfahren erfordert nicht nur mehrere mechanisch bewegliche Teile, sondern ist auch sehr zeitraubend, da die einzelnen Teile des Bildschirms jeweils genügend lange belichtet werden müssen, um eine ordnungsgemäße Exposition der photoempfindlichen Bildschirmschicht zu gewährleisten.

Bei einem anderen Lösungsweg sind die Schlitzlochspalten, die sich außerhalb der kleinen Achse der Maske befinden, so gebogen, daß die Öffnungen weniger stark bezüglich der zur Exposition verwendeten linienförmigen Lichtquelle gekippt sind. Dieses Konzept ist beispielsweise in den US-PSen 38 89 145 (Suzuki et al.), 39 25 700 (Saito) und 39 47 718 (vanLent) beschrieben.

In wieder einem anderen Verfahren wird während der Schirmbildung eine Linse mit einem negativen Meniskus zwischen der linienförmigen Lichtquelle und der Schattenmaske angeordnet, um eine Drehung des Bildes der linienförmigen Lichtquelle in einer solchen Richtung zu bewirken, daß die erwähnte Kippung des Schlitzbildes verringert wird. Dieses Verfahren ist beispielsweise in der US-PS 40 78 239 (Prazak et al.) beschrieben. Es wird in dieser Patentschrift erwähnt, daß die theoretische Grenze der Verringerung der Kippung durch Verwendung der beschriebenen Meniskuslinse je nach Röhrengröße zwischen etwa 62% bis 70% liegen dürfte.

Vor kurzem ist eine verbesserte Linienrasterschirm-Schlitzmasken- Farbbildröhre vorgeschlagen worden, welche einen der Rechteckform mehr angenäherten Bildschirm hat als die bekannten Röhren mit sphärisch gekrümmter Frontplatte. Bei solchen Röhren ist es besonders wichtig, daß die Leuchtstofflinien oder -streifen an den Seiten des Bildschirms gerade und glatt sind. Es ist daher nicht möglich, die Öffnungsbildkippung wie bei dem obigen Verfahren durch gebogene Schlitzlochspalten zu korrigieren. Außerdem bleiben bei dem oben erwähnten, mit einer Meniskuslinse arbeitenden Verfahren, obwohl mit ihm eine gewisse Korrektur der Lichtquellenbildkippung erreicht werden kann, infolge der theoretischen Begrenzung des Betrages der Kippungskorrektur immer noch Wünsche hinsichtlich der Erzeugung glatter Leuchtstoff linien an den Seiten des Bildschirms offen.

Aus der US-PS 45 16 841 (Ragland) ist noch ein anderer Versuch zur Lösung des Kippungsproblems bekannt geworden. Aus dieser Patentschrift ist es bekannt, während der Exposition des photoem pfindlichen Materials in der Frontglaswanne eine im wesentlichen zylinderförmige Linse zwischen einer linienförmigen Lichtquelle und der Frontglaswanne zu verwenden. Die Längsachse der Linse verläuft senkrecht zur Längsachse der linienförmigen Lichtquelle. Infolge des Vorhandenseins der Linse werden die Bilder der linienförmigen Lichtquelle, die an Stellen außerhalb der großen und der kleinen Achse der Frontglaswanne durch die Schlitze der Maske auf das photoempfindliche Material projiziert werden, in Richtung auf eine Parallelstellung zur kleinen Achse hin gedreht, so daß gerade, glatte Linien auf dem photoempfindlichen Material exponiert werden.

Es ist bei der Bildschirmherstellung mit einer linienförmigen Lichtquelle üblich, die Frontglaswanne in Richtung parallel zur linienförmigen Lichtquelle und zur vorgesehenen Richtung der Leuchtstofflinien langsam zu verschieben oder hin- und herzubewegen. Diese Verschiebung oder Hin- und Herbewegung kompensiert den Abschattungseffekt der Stege und gewährleistet eine gleichförmigere Exposition der Linien. Wenn jedoch eine zylinderförmige Linse verwendet wird, wie es aus der US-PS 45 16 841 bekannt ist, bewirkt diese Bewegung der Frontplatte jedoch leider, daß sich das projizierte Bild der linienförmigen Lichtquelle etwas nach der Seite bewegt, wo es in den Ecken der Frontplatte auftrifft. Wegen dieser Bewegung wird jedoch die exponierte Fläche der Leuchtstofflinien etwas breiter als vorgesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß der oben als letztes genannten Patentschrift dahingehend weiterzubilden, daß die durch die Bewegung der Frontglaswanne verursachte sekundäre Kippung vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem Patentanspruch gelöst.

Bei dem vorliegenden Verfahren wird die Innenseite der Frontglaswan ne einer Bildröhre mit einem photoempfindlichen Material beschich tet, eine Schlitzloch-Schattenmaske in die Frontglaswanne einge setzt und das photoempfindliche Material mit Licht von einer linienförmigen Lichtquelle durch die Schlitze der Maske hindurch exponiert. Während der Exposition des photoempfindlichen Materials ist eine im wesentlichen zylinderförmige Linse zwischen der linienförmigen Lichtquelle und der Frontglaswanne angeordnet. Die Längsachse der Linse verläuft senkrecht zur Längsachse der linienförmigen Lichtquelle. Gemäß der Erfindung werden sowohl die Frontglaswanne als auch die zylinderförmige Linse während der Exposition synchron in einer Richtung bewegt, die wenigstens annähernd parallel zur Längsrichtung der linienförmigen Lichtquelle verläuft.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnun gen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise axial geschnittene Draufsicht einer Belich tungskammer, wie sie zur Herstellung von Bildschirmen für Farbbildröhren verwendet wird;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Kippungskorrektur linse und einer linienförmigen Lichtquelle;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Linse und der Lichtquelle gemäß Fig. 2 mit einer zwischen ihnen angeordneten Blendenplatte;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Frontglaswanne mit bestimmten, auf sie projizierten Lichtquellenbildern, wie sie ohne Verwendung einer Zylinderlinse entstehen;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Frontglaswanne, die die Bewegung der auf sie projizierten Lichtquellenbilder zeigt, wenn die Frontglaswanne, nicht jedoch die Zylinderlinse bewegt wird und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Frontglaswanne, die bestimmte, auf sie projizierte Lichtquellenbilder zeigt, wie sie bei Verwendung einer bewegten Korrektur-Zylinderlinse entstehen.

In Fig. 1 ist eine Belichtungskammer (10) dargestellt, wie sie für die Herstellung von Bildschirmen von Farbfernsehbildröhren verwendet werden kann. Die Belichtungskammer (10) enthält einen Lichtquellenkasten (12) und eine Frontglaswannenhalterung (14), die durch nicht dargestellte Bolzen in einer bestimmten Position zueinander an einem Basisteil (16) befestigt sind, das seinerseits durch Stützen (18) in einem gewünschten Winkel gehaltert ist. Im Lichtquellenkasten (12) ist eine linienförmige Lichtquelle (20), typischerweise eine Quecksilberbogenlampe, angeordnet. Oberhalb der linienförmigen Lichtquelle (20) ist im Lichtquellenka sten (12) eine Blendenplatte (22) gehaltert. Die Blendenplat te (22) hat eine Öffnung (24), welche die effektive Länge der linienförmigen Lichtquelle (20), die während der Exposition verwendet wird, begrenzt. Dicht oberhalb der Öffnung (24) befindet sich eine Kippungskorrekturlinse (26), die weiter unten noch näher beschrieben werden wird. In der Frontglaswannenhalterung (14) befindet sich eine Hauptkorrektur-Linsenanordnung (28). Die Linsenanordnung (28) enthält eine Registerfehler-Korrekturlinse (30), die das Licht von der Lichtquelle in Wege bricht, wie sie von den Elektronenstrahlen während des Betriebs der Röhre durchlaufen werden und ein Lichtintensitätskorrekturfilter (32), das Schwankungen der Lichtintensität in den verschiedenen Teilen der Belichtungskammer (10) korrigiert. Auf der Frontglaswan nenhalterung (14) ist eine Frontglaswannenanordnung (34) montiert. Die Frontglaswannenanordnung (34) enthält eine Frontglaswanne (36) und eine Schlitzloch-Schattenmaske (38), die in bekannter Weise in der Frontglaswanne (36) montiert ist. Die innere Oberfläche der Frontglaswanne (36) ist mit einem photoempfindlichen Material (40) beschichtet. Während der Schirmbildung wird das photoempfind liche Material durch Licht von der linienförmigen Lichtquelle (20) exponiert, das vorher die Blendenplatte (22), die Kippungskor rekturlinse (26), das Filter (32), die Registerfehlerkorrektur linse (30) und die Schattenmaske (38) durchlaufen hat.

In den Fig. 2 und 3 sind die linienförmige Lichtquelle (20) und die Kippungskorrekturlinse (26) genauer dargestellt. Die Linse (26) ist im wesentlichen zylinderförmig und besteht aus einem massiven Stück optischen Quarzes in Form eines parallel zur Mittelachse abgeschnittenen Stückes eines Zylinders, das eine im wesentlichen zylindrische konvexe Fläche und eine ebene Fläche aufweist. Die linienförmige Lichtquelle (20) ist rohrförmig und kann eine Quecksilberdampflampe sein, wie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen BH6 von der Firma General Electric erhält lich ist. Die Kippungskorrekturlinse (26) ist im Belichtungskasten (10) so angeordnet, daß ihre Längsachse (A-A) senkrecht zur Längsachse (B-B) der linienförmigen Lichtquelle (20) verläuft. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Blendenplatte (22) zwischen der Lichtquel le (20) und der Korrekturlinse (26) angeordnet. Es ist zwar möglich, die Linse (26) an der Blendenplatte (22) direkt auf der Öffnung (24) anzuordnen, vorzugsweise befindet sich die Linse (26) jedoch in einem geringen Abstand oberhalb der Öffnung (24).

Gemäß dem vorliegenden Verfahren werden zur Verbesserung des oben erwähnten bekannten Verfahrens sowohl die Frontglaswanne (36) als auch die zylinderförmige Kippungskorrekturlinse (26) synchron in einer Richtung (Y-Y), die parallel zur Längsachse (B-B) der linienförmigen Lichtquelle (20) verläuft, bewegt. Wie bereits erwähnt, hat eine ausschließliche Bewegung der Frontglaswanne (36) zur Folge, daß sich die Bilder der linienför migen Lichtquelle (20), die auf die Innenfläche der Frontglaswanne fallen, sich an den Ecken der Frontglaswanne etwas nach der Seite bewegen. Diese seitliche Bewegung wird dadurch im wesent lichen vermieden, daß die Zylinderlinse (26) synchron mit der Frontglaswanne (36) bewegt wird.

Die durch das vorliegende Verfahren bewirkte Verbesserung der Kippungskorrektur ist bei einem Vergleich der Fig. 4, 5 und 6 offensichtlich. Fig. 4 zeigt die auf die Frontglaswanne (36) geworfenen Bilder (42) einer linienförmigen Lichtquelle, wenn keine Kippungskorrekturlinse verwendet wird. Wie diese Figur zeigt, sind die Bilder außerhalb der großen Achse (X-X) und der kleinen Achse (Y-Y) um unterschiedliche Winkel gekippt, je nach ihren Abständen von den beiden Achsen. Die Größen der Bilder und ihre Kippwinkel sind in der Zeichnung zum Zwecke der Erläuterung übertrieben groß dargestellt. Fig. 5 zeigt die Bewegung der auf die Frontglaswanne (36) projizierten Licht quellenbilder, die aus der Bewegung der Frontglaswanne resultiert. Die Lichtquellenbilder (42′) in Fig. 5 sind durch die Kippungskor rekturlinse (5) gerade gerichtet worden, so daß sie vertikal und parallel zur kleinen Achse (Y-Y) der Frontglaswanne verlaufen. Die Bewegung der Frontglaswanne längs der kleinen Achse (Y-Y) verursacht jedoch eine kleine seitliche Bewegung der Lichtquellen bilder (42′), wie durch die Doppelpfeile dargestellt ist. Auch hier ist die Bewegung zur Verdeutlichung des Effektes übertrieben groß dargestellt.

Fig. 6 zeigt das von den Lichtquellenbildern (42′′) gebildete Muster, das resultiert, wenn die Lichtquellenbilder kippungskorri giert und durch eine bewegte Kippungskorrekturlinse auf eine bewegte Frontglaswanne projiziert werden. Wie ersichtlich, entstehen glatte gerade Linien auf dem Bildschirm.

Die oberen Flächen der beschriebenen Linsen wurden als im wesent lichen zylindrisch bezeichnet. Die betreffenden Oberflächen können nämlich eine exakt zylindrische Form haben oder ihre Form kann bis zu einem gewissen Grade von der Zylinderform, wie sie in der Geometrie definiert ist, abweichen. Je nach der Anwendung des vorliegenden Verfahrens können solche Abwei chungen zweckmäßig oder erforderlich sein, um die Lichtquellen bildkippung der Röhren mit verschiedenen Schattenmaskenformen, verschiedenen Frontplattenformen und verschiedenen Masken-Schirm abständen vollständig zu kompensieren.

Die Kippungskorrekturlinse besteht vorzugsweise aus Solarisations beständigem Quarz mit UV-Güte. Die Transmission der Linse sollte nach einer Belichtung von 100 Stunden mit einer 1 kW-Quecksilber bogenlampe, die einen Abstand von 10 mm von der einen Seite der Linse hat, noch mehr als 90% betragen. Außerdem sollten die X- oder die Y-Komponente der Neigungen der im wesentlichen zylindrischen Oberfläche jeder Linse nicht mehr als +/-0,5 Milliradiant von den Soll-Werten abweichen. Die ebene Oberfläche jeder Linse soll eben innerhalb von 5 gleichförmigen Beugungsstrei fen sein, die mit Licht von einer Heliumlichtquelle erzeugt werden. Die beiden Oberflächen der Linsen sollen optisch poliert und klar ohne sichtbare Trübung sein.

In der folgenden Tabelle sind die Abmessungen einer speziellen Kreiszylinder-Konvexlinse ähnlich der Linse (26) in Fig. 2 und 3 dargestellt. Die in der Tabelle erwähnte Gütezone ist der effektive Bereich der Linse, der bei der Bildschirmherstellung verwendet wird.

Tabelle

Gesamtlänge63,5 mm Gesamtbreite50,8 mm Krümmungsradius99,1 mm Max. Dicke 7,6 mm Länge der Gütezone45,7 mm Breite der Gütezone45,7 mm Abstand zwischen Mittellinie der
Lichtquelle und der ebenen Linsenfläche12,7 mm Abstand der Mittellinie der
Lichtquelle von der Blendenplatte 7,1 mm

Die Auswanderungsstrecke der Frontglaswanne (36) und der Linse (26) während der Exposition hängt von den vertikalen Abmessungen der Maskenstege ab. In gewissen Fällen kann die Auswanderungs strecke der Linse von der der Frontglaswanne verschieden sein. Für eine Röhre mit einer Bildschirmdiagonale von 66 cm (26 V) hat sich eine Auswanderungsstrecke von +/-5,53 mm sowohl für die Frontglaswanne als auch die Linse als nahezu optimal erwiesen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Linienrasterschirms einer Schlitz lochmasken-Farbbildröhre, bei welchem
- - eine Frontglaswanne der Röhre mit einem photoempfindlichen Material beschichtet wird,
- - eine Schlitzlochmaske in die Frontglaswanne eingesetzt wird und
- - das photoempfindliche Material mittels einer linienförmigen Lichtquelle durch mindestens eine im wesentlichen zylinderför mige Linse, die mit zur Längsachse der linienförmigen Lichtquelle senkrecht verlaufender Linsenlängsachse zwischen der linienför migen Lichtquelle und der Frontglaswanne angeordnet ist, und durch die Schlitze der Maske hindurch exponiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - sowohl die Frontglaswanne als auch die im wesentlichen zylinder förmige Linse während der Exposition des photoempfindlichen Materials im wesentlichen parallel zu der linienförmigen Lichtquelle synchron bewegt werden.