DE69401559T2

DE69401559T2 - Methode zur Erzeugung eines Phosphorschirms für Kathodenstrahlrohr und Belichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69401559T2
Application number: DE69401559T
Authority: DE
Inventors: Kouichi Soneda
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2014-09-29
Also published as: JP3280774B2; KR0137900B1; EP0646940A1; KR950009824A; US5570145A; MY111421A; TW286411B; EP0646940B1; JPH07105843A; DE69401559D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffschirms für eine Farbkathodenstrahlröhre sowie eine Belichtungsvorrichtung und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Schwarzmatrix zwischen Leuchtstoffpunkten und einer Belichtungsvorrichtung.
Der Leuchtstoffschirm einer Farbkathodenstrahlröhre ist durch auf die Innenfläche des Schirmträgers aufgetragene Leuchtstofferstellherpunkte mit (für) drei Leuchtfarben und ein zwischen die Leuchtstoffpunkte eingebettetes und für Lichtemission irrelevantes schwarzes Material (Schwarzmatrix) gebildet.
Ein Verfahren zur Herstellung des Leuchtstoffschirms umfaßt im allgemeinen einen Schwarzmatrixerzeugungsschritt und einen Leuchtstoffpunkterzeugungsschritt, und es wendet eine Druckmethode unter Verwendung eines Photoresists an.
Im Schwarzmatrixerzeugungsschritt wird insbesondere ein Polyvinylalkohol (PVA) mit einem lichtempfindlichen Stoff, der bei Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung aus härtet, auf die Innenfläche eines Schirmträgers (panel) aufgetragen, um eine(n) Photoresistfilm bzw. -schicht zu formen. Sodann wird eine Belichtungslichtquelle in einer Position entsprechend der Position, aus welcher ein Elektronenstrahl für jede Farbe emittiert werden soll, ange ordnet, wobei aus dieser Lichtquelle ein Lichtstrahl durch eine der Innenfläche des Schirmträgers gegenüberstehende Schattenmaske auf den Photoresistfilm emittiert bzw. aufgestrahlt wird. Als Ergebnis werden vorbestimmte Bereiche des Photoresistfilms entsprechend den Elektronenstrahllöchern in der Schattenmaske, d.h. die Bereiche, auf denen Leuchtstoffpunkte geformt sind, mit dem Lichtstrahl belichtet. Nach dem Belichtungsschritt werden nichtbelichtete Bereiche vom Photoresistfilm entfernt; damit wird ein Resistmuster geformt oder erzeugt. Anschließend werden ein schwarzes Material auf das Resist muster aufgetragen und ein Oxidationsmittel auf die Innenfläche des Schirmträgers aufgespritzt, um den Resist zu zersetzen. Der Resist und ein unnötiger Bereich des schwarzen Materials werden durch Aufsprühen von Wasser unter hohem Druck entfernt; dadurch wird eine Schwarzmatrix (black matrix) mit Löchern zum Erzeugen von Leuchtstoffpunkten darin geformt.
Im Leuchtstoffpunkterzeugungsschritt wird eine Aufschlämmung aus einer lichtempfindlichen PVA-Flüssigkeit und darin dispergierten Leuchtstoffteilchen auf die Schwarzmatrix an der Schirmträgerinnenfläche aufgetragen, und nur die den Löchern der Schwarzmatrix entsprechenden Bereiche oder Teile der Aufschlämmung werden unter Verwendung einer Schattenmaske (mit Licht) belichtet (wie beim oben angegebenen Belichtungsschritt) um damit Leuchtstoff daran anhaften zu lassen, während die anderen Bereiche durch Besprühen mit Wasser unter hohem Druck entfernt werden. Dieser Schritt wird zur Erzeugung von Leuchtstoffpunkten für jede Farbe wiederholt.
Eine zur Verwendung im beschriebenen Belichtungsschritt vorgesehene Belichtungsvorrichtung umfaßt im allgemeinen einen Rahmen zum Haltern des Schirmträgers, auf dem die Schwarzmatrix und die Leuchtstoffpunkte erzeugt werden sollen, sowie der an der Innenseite des Schirmträgers angeordneten Schattenmaske; eine Belichtungslichtquelle zum Ausstrahlen von Licht auf die Innenfläche des Schirmträgers mit dazwischen angeordneter Schattenmaske; sowie eine zwischen der Belichtungslichtquelle und der Schattenmaske vorgesehene Korrektur- bzw. Korrektionslinse, um den Strahlengang des Lichts von der Belichtungslichtquelle sich dem Strahlengang eines Elektronenstrahls annähern zu lassen.
Das Licht von der Belichtungslichtquelle wird durch kreisrunde Elektronenstrahlöffnungen bzw. -löcher in der Schattenmaske begrenzt (oder beschnitten), wobei im wesentlichen kreisrunde belichtete Bereiche im Resistfilm an der Innenfläche des Schirmträgers und eine Schwarzmatrix auf die gleiche Weise, wie oben beschrieben, geformt bzw. erzeugt werden. Jedes Loch der Schwarzmatrix weist die gleiche Form auf wie der Querschnitt des Bündels der auf den Schirmträger aufgestrahlten Belichtungslichtstrahlen.
Im Fall einer Farbkathodenstrahlröhre fur eine Anzeigeeinheit sehr hoher Auflösung, die eine Schattenmaske mit in einem sehr kleinen Teilungs- oder Mittenabstand angeordneten Löchern enthält, ist es vorteilhaft, die Schattenmaske dick auszubilden, um im Hinblick auf die Fertigung der Röhre eine ausreichende mechanische Festigkeit der Schattenmaske aufrechtzuerhalten. Jedes Loch der Schattenmaske ist im wesentlichen durch einen Grenzbereich zwischen einer kleineren, in der der Elektronenkanone zugewandten Oberfläche der Schattenmaske geformten Öffnung und einer größeren, in der dem Leuchtstoffschirm zugewandten Fläche der Maske geformten Öffnung festgelegt. Die kleinere Öffnung ist mit einem vorbestimmten Durchlaßgrad (transmittance) ausgebildet. Um jedoch die Festigkeit der Schattenmaske auf einer gewünschten Größe zu halten, kann in bestimmten Fällen die größere Öffnung keine ausreichende Größe aufweisen.
Aus diesem Grund wird der Belichtungslichtstrahl, der auf den in einem Umfangs- oder Randbereich des Leuchtstoffschirms befindlichen Teil der Schwarzmatrix geworfen werden soll, nicht nur durch das Loch, das durch den Grenzbereich zwischen den größeren und kleineren Öffnungen festgelegt ist, sondern auch durch die kleineren und größeren Öffnungen selbst beeinflußt.
Infolgedessen ist oder wird im Randbereich des Leuchtstoffschirms ein Teil eines in der Schwarzmatrix geformten Lochs so deformiert, daß es eine elliptische Form erhält. Da die Form der Löcher in der Schwarzmatrix derjenigen der Leuchtstoffpunkte entspricht, wird ein nichtkreisförmiger oder -runder Leuchtstoffpunkt gebildet, wodurch die Lichtleistung der Farbkathodenstrahlröhre vermindert wird.
Zur Lösung des genannten Problems ist bereits eine Methode zur Verbesserung eines Loches in der Schattenmaske vorgeschlagen worden, derart, daß das Loch die Form einer Ellipse besitzt, deren Hauptachse in einer Radialrichtung verläuft; außerdem ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem eine Lichtquelle bei der Belichtung des Photoresistfilms in der Richtung der Röhrenachse bewegt wird (veröffentlichte JP-Patentanmeldung KOKAI Nr. 62-17925).
Bei der Methode zur Verbesserung der Löcher der Schattenmaske, so daß sie die Form einer Ellipse mit in einer Radialrichtung verlaufender Hauptachse besitzen, ist jedoch eine Fläche des restlichen Abschnitts der Schattenmaske verkleinert, so daß deren Festigkeit herabgesetzt ist. Ferner besitzt beim Verfahren zum Bewegen einer Lichtquelle in der Richtung der Röhrenachse zum Zeitpunkt der Belichtung des Photoresistfilms die Belichtungseinheit unweigerlich einen komplizierten Aufbau.
Insbesondere dann, wenn bei diesem Verfahren eine rotierende Lichtquelle eingesetzt wird, wird die Belichtungseinheit noch komplizierter; infolgedessen ist die Montagegenauigkeit der Einheit verschlechtert, wodurch die Güte der (gefertigten) Farbkathodenstrahlröhre beeinträchtigt wird.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die geschilderten Probleme entwickelt worden; ihre Aufgabe ist die Schaffung eines Verfahrens zur einfachen Herstellung eines Leuchtstoffschirms für eine Farbkathodenstrahlröhre, welcher Leuchtstoffschirm in seinem Randbereich eine ausreichende Lichtleistung und Helligkeit praktisch gleich denjenigen in einem Mittelbereich des Schirms aufweist, ohne die Güte der Farbkathodenstrahlröhre zu verschlechtern, sowie einer beim Herstellungsverfahren einsetzbaren Belichtungsvorrichtung.
Die Lösung obiger Aufgabe gelingt gemäß einem Merkmal der Erfindung mit einem Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffschirms für eine Kathodenstrahlröhre in folgenden Schritten: Erzeugen eines Resistfilms auf einer Innenfläche eines Schirmträgers und Aufstrahlen eines Lichtstrahls auf den Resistfilm durch eine Schattenmaske mit einer Vielzahl von Öffnungen bzw. Löchern, um mittels des die Löcher passierenden Lichts die Bereiche des Resistfilms, in denen Leuchtstoffflecke oder -punkte geformt werden sollen, zu belichten. Der Belichtungsschritt umfaßt folgende Vorgänge: Ausstrahlen eines Lichtstrahls von einer Belichtungslichtquelle in Richtung auf die Schattenmaske und um die optische Achse der Lichtquelle erfolgendes Rotierenlassen eines zwischen der Lichtquelle und der Schattenmaske angeordneten diskontinuierlichen Linsenmediums mit mehreren Regionen, welche den Lichtstrahl von der Lichtquelle jeweils längs verschiedener Bahnen oder Strahlengänge zur Schattenmaske leiten, so daß der Lichtstrahl jedes der Löcher längs mindestens zwei verschiedenen Bahnen oder Strahlengängen passieren kann.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist deren Gegenstand eine Belichtungsvorrichtung zum über eine Schattenmaske mit einer Vielzahl von Öffnungen oder Löchern erfolgenden Belichten derjenigen Bereiche eines auf die Innenfläche eines Schirmträgers in einer Farb kathodenstrahlröhre aufgetragenen Resistfilms, in denen Leuchtstoffflecke oder -punkte geformt werden sollen, welche Vorrichtung umfaßt: eine mit ihrer optischen Achse koaxial zu einer Achse des Schirmträgers angeordnete Belichtungslichtquelle zum Aufstrahlen eines Lichtstrahls auf die Innenfläche des Schirmträgers durch die Schattenmaske, ein zwischen der Belichtungslichtquelle und der Schattenmaske angeordnetes und um die optische Achse drehbares diskontinuierliches Linsenmedium mit mehreren in der Rotationsrichtung des diskontinuierlichen Linsenmediums nebeneinander angeordneten Regionen zum Führen des Lichtstrahls von der Belichtungslichtquelle zur Schattenmaske längs verschiedener Bahnen oder Strahlengänge sowie eine Antriebseinheit zum Rotierenlassen des diskont inuierlichen Linsenmediums in der Weise, daß der Lichtstrahl längs mindestens zwei verschiedenen Bahnen oder Strahlengängen durch jedes der Löcher hindurchfällt.
Bei Belichtung des Resistfilms unter Drehung des diskontinuierlichen Linsenmediums mit einer Anzahl von Regionen gemäß dieser Erfindung tritt das Licht von der Lichtquelle durch jedes der Löcher der Schattenmaske längs mindestens zwei verschiedenen Bahnen oder Strahlengängen hindurch. Der jedes Loch passierende Lichtstrahl fällt somit unter zwei oder mehr verschiedenen Winkeln auf den Resistfilm. Infolgedessen werden zumindest zwei Flächen oder Bereiche des Resistfilms mit dem Lichtstrahl belichtet, der jedes Loch der Schattenmaske passiert hat. Diese beiden belichteten Bereiche mit jeweils einer elliptischen Form überlappen einander und bilden insgesamt einen im wesentlichen kreisrunden belichteten Bereich. Demzufolge können in der Schwarzmatrix praktisch kreisrunde Löcher für Leuchtstoffpunkte geformt werden.
Ein besseres Verständnis dieser Erfindung ergibt sich aus der folgenden genauen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
Fig. 1 bis 3 eine Belichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung, wobei im einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht der Belichtungsvorrichtung,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer diskontinuierlichen Linse bei der Belichtungsvorrichtung und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Strahlengänge von Lichtstrahlen durch die diskontinuierliche Linse;
Fig. 4A bis 6 Darstellungen (zur Veranschaulichung) eines erfindungsgemäßen Belichtungsverfahrens unter Verwendung der Belichtungsvorrichtung, wobei im einzelnen zeigen:
Fig. 4A eine schematische Darstellung des Strahlengangs eines Lichtstrahls, der eine erste Region der diskontinuierlichen Linse passiert hat,
Fig. 4B eine Ansicht der Region eines Resistfilms, der mit dem durch die erste Region der diskontinuierlichen Linse hindurchgetretenen Lichtstrahl belichtet (worden) ist,
Fig. 5A eine schematische Darstellung des Strahlengangs eines eine zweite Region der diskontinuierlichen Linse passierenden Lichtstrahls,
Fig. 5B eine Ansicht der Region des Resistfilms, die mit dem durch die zweite Region der diskontinuierlichen Linse hindurchgetretenen Lichtstrahl belichtet (worden) ist, und
Fig. 6 eine Darstellung von Änderungen der belichteten Regionen oder Bereiche des Resistfilms;
Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Leuchtstoffschirm,
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer ersten Abwandlung der diskontinuierlichen Linse,
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Abwandlung der diskontinuierlichen Linse,
Fig. 10 eine perspektivische Darstellung einer dritten Abwandlung der diskontinuierlichen Linse,
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung einer vierten Abwandlung der diskontinuierlichen Linse und
Fig. 12 eine perspektivische Darstellung einer fünften Abwandlung der diskontinuierlichen Linse.
Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Belichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Tragrahmen 10 und eine an dessen oberem Ende angebrachte und eine Öffnung oder Bohrung 12 aufweisende Schirmträger- Montageplatte 11. An der Montageplatte 11 wird ein Schirmträger 1 einer Farbkathodenstrahlröhre so montiert, daß die Innenfläche des Schirmträgers 1 dem Innenraum des Rahmens 10 zugewandt ist und die Bohrung 12 verschließt. Am Schirmträger 1 ist, dessen Innenfläche zugewandt, eine Schattenmaske 2 mit einer Vielzahl von kreisförmigen bzw. -runden Löchern (apertures) 14 angebracht.
Innerhalb des Tragrahmens 10 sind eine Belichtungslichtquelle 3, eine diskontinuierliche Linse 20 und eine Korrektur- bzw. Korrektionslinse 4 in dieser Reihenfolge in Richtung auf den Schirmträger 1 angeordnet. Die optischen Achsen dieser optischen Elemente liegen koaxial zur Mittelachse Z des Schirmträgers 1, d.h. zur Röhrenachse. Die Belichtungslichtquelle 3 enthält z.B. eine Quecksilber(dampf)lampe und ist auf einem Tragtisch 15 plaziert. Die diskontinuierliche Linse 20 ist am Tisch 15 so gelagert, daß sie um die Mittelachse Z rotieren kann. Am Tisch 15 ist ein als Antriebseinheit dienender Motor 16 montiert, wobei ein Antriebsriemen 23 zwischen einer Antriebsriemenscheibe 18 auf der Antriebswelle des Motors 16 und einem um die diskontinuierliche Linse 20 herum aufgesetzten Linsenrahmen gespannt ist. Die diskontinuierliche Linse 20 kann durch den Antriebsmotor 16 mit einer Drehzahl von 30 - 60/min angetrieben werden.
Die Korrektionslinse 4 ist am Tragrahmen 10 über einen Linsenrahmen 24 befestigt. Die Korrektionslinse 4 ist vorgesehen, um einen Lichtstrahl von der Belichtungslichtquelle 3 praktisch mit dem Strahlengang eines von (in) einer zusammengesetzten Kathodenstrahlröhre emittierten Elektronenstrahls koinzidieren zu lassen. Die Linse 4 weist eine an sich bekannte Ausgestaltung auf und braucht daher vorliegend nicht im einzelnen erläutert zu werden.
Gemäß den Fig. 2 und 3 weist die erfindungsgemäß als diskontinuierliches Linsenmedium dienende diskontinuierliche Linse 20 zwei oder mehr Regionen oder Bereiche auf, die in der Rotationsrichtung um die Mittelachse Z angeordnet sind, um einen Lichtstrahl von der Lichtquelle 3 auf verschiedenen strahlengängen zur Schattenmaske 2 zu leiten. Genauer gesagt: die diskontinuierliche Linse 20 ist insgesamt scheibenförmig ausgebildet und weist eine erste halbkreisförmige Region 21 einer Dicke t1 und eine zweite halbkreisförmige Region 22 einer Dicke t2, die kleiner ist als die Dicke t1, auf. Die ersten und zweiten Regionen kontaktieren bzw. schneiden einander in einer die optische Achse Z1 der Lichtquelle 3 einschließenden Ebene 25.
Bei der diskontinuierlichen Linse 20 gemäß dieser Ausführungsform sind die ersten und zweiten Regionen 21 bzw. 22 materialeinheitlich als ein Körper und aus dem gleichen Werkstoff geformt. Aufgrund des Dickenunterschieds zwischen den Regionen 21 und 22 nehmen die von der Lichtquelle 3 emittierten und die Regionen 21 und 22 passierenden Lichtstrahlen jeweils verschiedene Bahnen bzw. Strahlengänge ein. Die diskontinuierliche Linse 20 weist mithin zwei verschiedene Strahlengänge auf. Die diskontinuierliche Linse 20 wird durch den Antriebsmotor 16 um die koaxial zur Röhrenachse Z liegende optische Achse Z1 der Lichtquelle 3 in Drehung versetzt.
Nachstehend ist ein Belichtungsverfahren unter Verwendung der beschriebenen Belichtungsvorrichtung erläutert.
Zunächst wird in an sich bekannter Weise ein Photoresistfilm auf der Innenfläche des Schirmträgers 1 erzeugt. Sodann wird die Schattenmaske 2, der Innenfläche des Schirmträgers 1 gegenüberstehend, angebracht bzw. eingebaut, worauf der Schirmträger 1 in einer vorbestimmten Position auf der Schirmträger-Montageplatte 11 der Bei ichtungsvorrichtung plaziert wird.
Hierauf wird der Photoresistfilm mittels der Belichtungsvorrichtung belichtet. Bei der Belichtungsvorrichtung mit der beschriebenen Ausgestaltung fällt Licht von der Lichtquelle 3 durch die rotierende diskontinuierliche Linse 20, die Korrektionslinse 4 und die Schattenmaske 2, um auf die Innenfläche des Schirmträgers 1 aufzutreffen. Dabei passiert das durch die diskontinuierliche Linse 20 hindurchgetretene Licht die Korrektionslinse 4 unabhängig davon, ob das Licht die erste oder die zweite Region passiert hat. zur Verkürzung der Gesamtbeschreibung wird daher auf eine nähere Erläuterung der Korrektionslinse 4 verzichtet.
Nachfolgend ist die Wirkungsweise der diskontinuierlichen Linse 20 unter den angegebenen Bedingungen erläutert. Unter Bezugnahme zunächst auf den in Fig. 4A gezeigten Fall, in welchem ein Lichtstrahl von der Lichtquelle 3 eine Zielregion A auf dem Resistfilm (d.h. an welcher Stelle ein Leuchtstoffpunkt geformt wird) an der Innenfläche des Schirmträgers 1 erreicht, nachdem er die die Dicke t1 aufweisende erste Region 21 der diskontinuierlichen Linse 20 passiert hat; dabei nähert sich infolge der Brechung des Lichts beim Durchtritt durch die erste Region 21 eine scheinbare Position der Lichtquelle dem Schirmträger 1 um eine Strecke x1 entsprechend der Dicke t1 an. Dabei sei angenommen, daß der Lichtstrahl unter einem Einfallswinkel θ1 in die Schattenmaske 2 eintritt oder einfällt. Daraufhin erhält eine erste Bestrahlungsregion A1 des mit dem Lichtstrahl, der das Loch 14 in der Schattenmaske 2 passiert hat, bestrahlten Resistfilms 26 gemäß Fig. 4A eine elliptische Form.
Wenn sich die diskontinuierliche Linse 20 über einen bestimmten Winkel gedreht hat, tritt der auf die Zielregion A des Resistfilms 26 gerichtete Lichtstrahl durch die die Dicke t2 besitzende zweite Region 22 der Linse 20 hindurch (vgl. Fig. 5A). Der durch die zweite Region 22 hindurchgetretene Lichtstrahl fällt durch die Korrektionslinse 4 und das Loch 14 der Schattenmaske 2 auf den Resistfilm 26. Eine zweite Bestrahlungsregion A2 des mit dem Lichtstrahl, der durch das Loch 14 gefallen ist, bestrahlten Resistfilms 26 besitzt gemäß Fig. 5B eine elliptische Form.
Dabei nähert sich infolge der Brechung des Lichts beim Durchtritt durch die zweite Region 22 eine scheinbare Position der Lichtquelle dem Schirmträger 1 um eine Strecke x2 entsprechend der Dicke t2 an. Dabei sei angenommen, daß der Lichtstrahl unter einem Einfallswinkel θ2 in die Schattenmaske 2 eintritt. Da die Beziehung zwischen den Dicken t1 und t2 gleich t1 > t2 ist, ist die Beziehung zwischen den Strecken x1 und x2 gleich x1 > x2, wenn erste und zweite Region 21 bzw. 22 aus dem gleichen Werkstoff bestehen. Da ferner der Abstand zwischen der tatsächlichen bzw. Ist-Postion der Lichtquelle und dem Zentrum der Schattenmaske sowie derjenige zwischen dem Zentrum der Schattenmaske 2 und dem Zielbereich A konstant sind, ist der Einfallswinkel 62 größer als θ1 (θ 2 > θ1). Die über die ersten und zweiten Regionen 21 bzw. 22 der diskontinuierlichen Linse 20 gerichteten Lichtstrahlen besitzen daher verschiedene Strahlengänge. Infolgedessen ist die zweite Bestrahlungsregion A2 gegen über der ersten Bestrahlungsregion A1 um eine(n) Abstand oder Strecke L zum Zentrum des Schirmträgers 1 hin versetzt (vgl. Fig. 6).
Durch Drehung der diskontinuierlichen Linse 20 mit einer vorbestimmten Drehzahl wird der Einfaliswinkel des Lichtstrahls wiederholt in zwei Stufen geändert. Die Größe eines Versatzes L zwischen den Bestrahlungsbereichen A1 und A2 wird durch Regelung der Dicken der Regionen 21 und 22 der Linse 20 eingestellt. Durch zweckmäßige Einstellung bzw. Wahl der Dicken der Regionen 21 und 22 kann demzufolge die Form jeder belichteten Region A (A1 + A2) des Resistfilms 26 auf praktisch eine Kreisform gebracht werden. Folglich können die in der Schwarzmatrix vorgesehenen Löcher oder Öffnungen zur Bildung von Leuchtstoffpunkten darin mit einer gewünsch ten (vorgesehenen) Form und Größe ausgebildet werden.
Das Belichtungsverfahren ist anhand des Falls der Erzeugung von Öffnungen oder Löchern entsprechend Elektronenstrahlen, die von einer auf der Röhrenachse Z angeordneten Elektronenkanone emittiert werden, erläutert worden. Zur Erzeugung einer Vielzahl von Leuchtstoffpunkten erfolgt im allgemeinen die Belichtung durch Verschiebung der Lichtquelle entsprechend den Elektronenstrahlen für die jeweiligen drei Farben. Um bei dieser Ausführungsform Löcher oder Öffnungen zu bilden, die Elektronenstrahlen entsprechen, welche aus gegenüber der Röhrenachse Z versetzten Positionen emittiert werden, wird zudem die Position der Lichtquelle 3 zum Belichten des Resistfilms 26 aus der Röhrenachse Z verschoben oder versetzt. Gleichzeitig wird die diskontinuierliche Linse 20 entsprechend der Position der Lichtquelle bewegt und um die optische Achse Z1 der Lichtquelle in Drehung versetzt.
Da bei der diskontinuierlichen Linse 20 gemäß dieser Ausführungsform die ersten und zweiten Regionen 21 bzw. 22 einander in der die optische Achse Z1 der Lichtquelle 3 einschließenden Ebene kontaktieren, d.h. schneiden, kann der Einfluß der Ebene 25 auf die Regionen 21 und 22 aufgrund der Drehung der Ebene 25 um die optische Achse der Lichtquelle insgesamt vernachlässigt werden.
Nach dem beschriebenen Belichtungsschritt wird ein unbelichteter Bereich des Photoresistfilms 26 entfernt bzw. abgetragen; damit wird ein Resistmuster gebildet. Anschließend wird gemäß Fig. 7 eine Schwarzmatrix 32 mit Löchern 30 geformt; in den Löchern 30 werden nach einem an sich bekannten Verfahren Leuchtstoffpunkte oder auch flecken 33 der (für die) betreffenden Farben erzeugt, so daß an der Innenfläche des Schirmträgers 1 ein vorgesehener Leuchtstoffschirm 34 geformt wird.
Mit der obigen Ausführungsform können die Löcher 30 der Schwarzmatrix 32 über den gesamten Leuchtstoffschirm 34 hinweg praktisch kreisrund ausgebildet werden. Dies ist höchst vorteilhaft im Vergleich zum herkömmlichen Fall, in welchem die in einem Umfangs- oder Randteil des Leuchtstoffschirms geformten Löcher eine elliptische Form mit einer in einer Richtung senkrecht zur Radialrichtung verlaufenden Hauptachse aufweisen und wobei insbesondere in Eckteilen des Leuchtstoffschirms geformte Löcher eine elliptische Form mit einem Verhältnis von Nebenachse zu Hauptachse von etwa 88 - 95% besitzen.
Obgleich die (das) bei obiger Ausführungsform ein gesetzte diskontinuierliche Linse 20 bzw. Linsenmedium erste und zweite Regionen aufweist, die im wesentlichen aus dem gleichen Werkstoff bestehen und unterschiedliche Dicken aufweisen, ist dieses Medium nicht darauf beschränkt, vielmehr kann es verschiedenartige Ausgestaltungen aufweisen.
Ein diskontinuierliches Linsenmedium 20 gemäß Fig. 8 besteht aus einer halbkreisförmigen Glasscheibe 20a, die durch Schneiden einer kreisförmigen Glasscheibe längs ihrer Mitte geformt ist, und weist eine die optische Achse Z1, die als Rotationszentrum dient, der Lichtquelle einschließende Schnittfläche oder undurchsichtige oder verdeckte (obscured) Glasfläche 43 auf. Aufgrund dieser Ausgestaltung weist das Linsenmedium 20 eine aus der Glasscheibe 20a bestehende erste Region 21 und eine keine Glasscheibe enthaltende zweite Region 22 in der Nähe der die optische Achse Z1 einschließenden Fläche 43 auf. Der Lichtstrahl von der Lichtquelle pflanzt sich daher je nachdem, ob er die Glasscheibe 20a passiert oder nicht, längs eines von zwei verschiedenen Strahlengängen fort. Folglich kann damit der gleiche Vorteil wie bei der obigen Ausführungsform erzielt werden.
Ein(e) in Fig. 9 gezeigte(s) diskontinuierliche(s) Linse 20 bzw. Linsenmedium ist insgesamt scheibenförmig ausgebildet und weist eine halbkreisförmige erste Region 21 eines Brechungsindex n1 sowie eine halbkreisförmige zweite Region 22 eines Brechungsindex n2 auf, wobei dazwischen eine die optische Achse Z1 der Lichtquelle 3 einschließende Ebene 25 liegt. Da die ersten und zweiten Regionen 21 bzw. 22 unterschiedliche Brechungsindizes besitzen, läuft der Lichtstrahl von der Lichtquelle 3 beim Durchgang durch erste bzw. zweite Region auf verschiedenen Bahnen bzw. Strahlengängen. In diesem Fall läßt sich ebenfalls der gleiche Vorteil, wie oben angegeben, erzielen.
Ein(e) diskontinuierliche(s) Linse 20 bzw. Linsenmedium gemäß Fig. 10 ist der Linse gemäß Fig. 2 ähnlich, nur mit dem Unterschied, daß die Stufe 25 sanft (smoothly) geneigt ist oder abfällt.
Ferner ist ein(e) diskontinuierliche(s) Linse 20 bzw. Linsenmedium gemäß Fig. 11 scheibenförmig ausgebildet und mit zwei ersten Regionen 21 einer Dicke t1 sowie zwei zweiten Regionen 22 mit einer Dicke t2 versehen. Die ersten und zweiten Regionen 21 bzw. 22 sind in der Rotationsrichtung einander abwechselnd angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung läuft ebenfalls der Lichtstrahl von der Lichtquelle 3 je nachdem, ob er die erste oder die zweite Region passiert, auf verschiedenen Bahnen bzw. Strahlengängen; damit wird der gleiche Vorteil wie bei der obigen Ausführungsform erzielt.
Obgleich bei den beschriebenen Linsenmedien die Regionen, welche die Strahlengangdifferenz bewirken, im Bereich der optischen Achse einander kontaktieren, d.h. ineinander übergehen, kann auch ein in Fig. 12 gezeigten diskontinuierliches Linsenmedium verwendet werden, um den erfindungsgemäßen Vorteil nur in einem Umfangs- bzw. Randbereich des Leuchtstoffschirms zu gewährleisten. Genauer gesagt: das diskontinuierliche Linsenmedium 20 ist aus einer praktisch kreisrunden Linse geformt; ein Grenzbereich 25 zwischen erster und zweiter Region 21 bzw. 22 ist gegenüber der optischen Achse Z1 der Lichtquelle so versetzt, daß der gesamte zentrale Bereich der Linse durch die erste oder die zweite Region (die erste Region 21 im Fall von Fig. 12) gebildet ist. Bei dieser Abwandlung ist es jedoch möglich, daß die Beleuchtungsausgeglichenheit (illumination balance) zwischen dem zentralen Bereich und dem Randbereich des Schirmträgers infolge des Einflusses der schraffierten Region des Grenzbereichs 25 differiert. Um dies zu vermeiden, kann ein Beleuchungskorrekturfilter o.dgl. verwendet werden.
Obgleich bei der (den) oben beschriebenen Ausführungsform und Abwandlungen der durch ein Loch in der Schattenmaske hindurchgefallene Lichtstrahl aufgrund des diskontinuierlichen Linsenmediums mit zwei Regionen zwei verschiedene Bahnen bzw. Strahlengänge (paths) einnehmen kann, kann erforderlichenfalls die Zahl der Regionen des diskontinuierlichen Linsenmediums (auch) vergrößert werden, um den Lichtstrahl auf drei oder mehr Strahlengängen laufen zu lassen.
Beim beschriebenen Belichtungsverfahren wird darüber hinaus das Loch in der Schwarzmatrix, das aufgrund dessen, daß ein Umfangsteil eines Kreises abgeschnitten ist, elliptisch geformt ist, so korrigiert, daß es praktisch eine Kreisform besitzt. Durch entsprechende Einstellung oder Wahl der Regionen des diskontinuierlichen Linsenmediums kann jedoch das Loch auch zur Annahme der Form einer Ellipse, deren Hauptachse in einer Radialrichtung in bezug auf die Röhrenachse als Zentrum verläuft, korrigiert werden.
Wie vorstehend erläutert, kann erfindungsgemäß eine Belichtung unter Änderung des Winkels eines ein Loch in einer Schattenmaske passierenden Lichtstrahls durchgeführt werden, so daß im Umfangs- bzw. Randbereich einer Schwarzmatrix ein Loch einer gewünschten Größe und Form erzeugt wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffschirms für eine Kathodenstrahlröhre in folgenden Schritten:

Erzeugen eines Resistfilms (26) auf einer Innenfläche eines Schirmträgers (1) und

Aufstrahlen eines Lichtstrahls auf den Resistfilm durch eine Schattenmaske (2) mit einer Vielzahl von Öffnungen bzw. Löchern (14), um mittels des die Löcher pas sierenden Lichts die Bereiche des Resistfilms, in denen Leuchtstoffflecke oder -punkte geformt werden sollen, zu belichten,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Belichtungsschritt umfaßt:

Ausstrahlen eines Lichtstrahls von einer Belichtungslichtquelle (3) in Richtung auf die Schattenmaske (2) und

um die optische Achse (Zl) der Lichtquelle erfolgendes Rotierenlassen eines zwischen der Lichtquelle und der Schattenmaske angeordneten diskontinuierlichen Linsenmediums (20) mit mehreren Regionen (21, 22), welche den Lichtstrahl von der Lichtquelle jeweils längs verschiedener Bahnen oder Strahlengänge zur Schattenmaske leiten, so daß der Lichtstrahl jedes der Löcher längs mindestens zwei verschiedenen Bahnen oder Strahlengängen passieren kann.

2. Belichtungsvorrichtung zum über eine Schattenmaske mit einer Vielzahl von Öffnungen oder Löchern er folgenden Belichten derjenigen Bereiche eines auf die Innenfläche eines Schirmträgers in einer Farbkathodenstrahlröhre aufgetragenen Resistfilms, in denen Leuchtstoffflecke oder -punkte geformt werden sollen, welche Vorrichtung umfaßt:

eine mit ihrer optischen Achse koaxial zu einer Achse des Schirmträgers (1) angeordnete Belichtungslichtquelle (3) zum Aufstrahlen eines Lichtstrahls auf die Innenfläche des Schirmträgers durch die Schattenmaske (2),

ferner gekennzeichnet durch

ein zwischen der Belichtungslichtquelle (3) und der Schattenmaske (2) angeordnetes und um die optische Achse drehbares diskontinuierliches Linsenmedium (20) mit mehreren in der Rotationsrichtung des diskontinuierlichen Linsenmediums nebeneinander angeordneten Regionen (21, 22) zum Führen des Lichtstrahls von der Belichtungslichtquelle zur Schattenmaske längs verschiedener Bahnen oder Strahlengänge sowie

eine Antriebseinheit (16, 18, 23) zum Rotierenlassen des diskontinuierlichen Linsenmediums in der Weise, daß der Lichtstrahl längs mindestens zwei verschiedenen Bahnen oder Strahlengängen durch jedes der Löcher hindurchfällt.

3. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regionen (21, 22) des diskontinuierlichen Linsenmediums (20) unterschiedliche Dicken in der Richtung der optischen Achse aufweisen.

4. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das diskontinuierliche Linsenmedium (20) als scheibenförmige Linse geformt ist und eine erste halbkreisformige Region (21) einer ersten Dicke sowie eine zweite halbkreisformige Region (22) einer zweiten Dicke aufweist.

5. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regionen (21, 22) des diskontinuierlichen Linsenmediums (20) voneinander verschiedene Brechungs indizes aufweisen.

6. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das diskontinuierliche Linsenmedium (20) eine erste halbkreisförmige Region (21) mit einem ersten Brechungsindex und eine zweite halbkreisförmige Region (22) mit einem zweiten Brechungsindex aufweist und daß die ersten und zweiten halbkreisförmigen Regionen einander in einer die optische Achse (25) einschließenden Ebene kontaktieren bzw. schneiden und eine Scheibenform bilden.

7. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das diskontinuierliche Linsenmedium (20) eine halbkreisförmige Linse (20a), die eine erste Region (21) bildet und einen vorbestimmten Brechungsindex aufweist, und eine die optische Achse einschließende Ebene (25) umfaßt.

8. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das diskontinuierliche Linsenmedium (20) einen flachen Grenzbereich (25) aufweist, der die optische Achse einschließt und die Regionen unterteilt.

9. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das diskontinuierliche Linsenmedium (20) eine zur optischen Achse koaxiale Scheibenform besitzt und nebeneinander befindliche erste und zweite Regionen (21, 22) aufweist, von denen die erste Region einen im zentralen Bereich des Linsenmediums, welcher die optische Achse einschließt, angeordneten Bereich aufweist.