DE2364113B2 - Belichtungseinrichtung für die Herstellung von Leuchtschirmen für Farbbildröhren - Google Patents
Belichtungseinrichtung für die Herstellung von Leuchtschirmen für FarbbildröhrenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Belichtungseinrichtung für die Herstellung von Leuchtschirmen für Farbbildröhren,
bei welcher zwischen dem Leuchtschirm und der bewegbar angeordneten Lichtquelle eine Korrekturlinsenoptik
angeordnet ist, bei welcher zwischen der Lichtquelle und dein Leuchtschirm ein Maskenschirm
mit einer öffnung für die Belichtung einer ausgewählten Fläche des Leuchtschirms angeordnet ist und bei
welcher der Maskenschirm relativ zur Lichtquelle bewegbar ist, wobei die Lage der Lichtquelle in
Abhängigkeit von der Stellung des Maskenschirms eingestellt wild.
Beim Ausgangspunkt der Erfindung (JA-PS 45-23 656) ist die bewegliche Lichtquelle die reelle Lichtquelle,
die auf einem Lichtquellenträger angeordnet ist. Der Lichtquellenträger ist in der Belichtungseinrichtung in
zueinander senkrechten Richtungen bezüglich des Maskenschirms bewegbar angeordnet, so daß sich der
ι von der Lichtquelle ausgehende Lichtstrahl über die Fläche des Leuchtschirms bewegt. Die Auswahl der
jeweils zu belichtenden Fläche erfolgt durch die Bewegung des Lichtquellenträgers unter Führung durch
zwei dreidimensional konturierte Führungsflächen. Mit
in der bekannten Belichtungseinrichtung wird zwar anstelle der gleichzeitigen Aufbelichtung des Leuchtschirms
bereits eine nacheinander erfolgende Teilbelichtung ausgewählter Flächen des Leuchtschirms
ermöglicht, so daß die Korrekturlinsenoptik gegenüber
i) einer Belichtungseinrichtung mit gleichzeitiger Aufbelichtung
der gesamten Fläche des Leuchtschirms vereinfacht werden kann, jedoch macht die bekannte
Belichtungseinrichtung eine besondere Punktlichtquelle von hoher Intensität erforderlich. Punktlichtquellen von
2i) großer Intensität sind aber in ihrer Herstellung äußerst
aufwendig.
Aus der DE-OS 22 20 430 ist eine Belichtungsvorrichtung
zur Herstellung eines Bildschirms einer Farbfernsehbildröhre bekannt, bei der eine drehsymmetrische
_>■-, Linse für die axiale virtuelle Verschiebung der
Lichtquelle längs der Achse der Belichtungseinrichtung und eine weitere Linse für die virtuelle radiale
Verschiebung senkrecht zur Achse vorgesehen ist. Das Linsensystem ist verschiebbar. Eine nacheinander
in erfolgende Auswahl bestimmter Teilflächen des Leuchtschirms
ist nicht möglich.
Schließlich ist aus der DE-OS 21 51 519 eine Belichtungseinrichtung zur Herstellung des Leuchtschirms
von Farbfernsehröhren bekannt, bei der die
)> reelle punktförmige Lichtquelle synchron mit einer
Blende derart bewegt wird, daß der ausgeblendete Lichtstrahl stets nur auf ausgewählte Flächen des
Leuchtschirms trifft.
Die zwischen dem Leuchtschirm und der Lichtquelle
w bei allen bekannten Vorrichtungen angeordnete Korrekturürssenoptik
dient dazu, bei der Belichtung des Leuchtschirms den Lichtweg an den Pfad eines Elektronenstrahls anzupassen, der beim Betrieb der
Röhre auf den Leuchtschirm auffällt und dort einen
■ti Leuchtstoffpunkt oder Leuchtstoffstreifen zum Leuchten
anregen soll. Betrachtet man die nicht registergerechte Ausfluchtung des Auftreffpunktes des Elektronenstrahls
auf einem Leuchtstoffpunkt auf der Bildfläche des Leuchtschirms, kann der Vektor A für den
.ο Fluchtungsfehler in eine horizontale Komponente Ax
und eine vertikale Komponente Ay zerlegt werden. Diese Komponenten können wie folgt als Funktionen
der Lage des Leuchtstoffpunktes in einem auf dem Leuchtschirm gedachten Koordinatensystem y, χ
r> ausgedrückt werden:
■ ' Λ ~ —ι .J1I ιιιιιΛ .1 I ' I
»I = 0 H = O
,1|· = V V C, Λ·"γ' C)
Wl „, = I) ill = I)
worin C\mn und Ci,,,,, Koeffizienten darstellen und m, η
gleich 0,1,2,3,...
Es ist jedoch unmöglich, eine Korrekturlinse anzuge-
ir") ben, durch die gleichzeitig die Komponenten Ax und Ay
des Vektors A tür die Fluchtlingsfehler korrigiert werden. Es müssen daher stets Annaherungslösungen
für die Konstruktion der Korrekturlinse verwendet
werden. Dies erschwert eine angemessene Korrektur für die Randteile des Leuchtschirms, insbesondere wenn
rier Kolbenwinkel der Farbbildröhre zunimmt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Belichtungseinrichtung zu schaffen, durcii die ein
Bildschirm hergestellt werden kann, dessen Leuchtstoffpunkte im Betrieb der Bildröhre vom Elektronenstrahl
genau getroffen werden und die mit einer Punktlichtquelle von relativ kleiner Intensität bei der Aufbelichtung
ausgewählter Teilflächen des Leuchtschirms auskommen kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die bewegliche Lichtquelle eine virtuelle Lichtquelle ist,
während die zugehörige reelle Lichtquelle während des Belichtungsganges stationär in einer vorbestimmten
Lage gehalten wird, daß die Korrekturlinsenoptik aus mindestens zwei Korrekturlinsen besteht, die beide um
eine Achse senkrecht zum Leuchtschirm drehbar sind, und daß die Bewegung der virtuellen Lichtquelle
dadurch erzeugt wird, daß die Winkelstellungen von zwei Korrekturlinsen sowohl zueinander als auch in
bezug auf den Maskenschirm in Abhängigkeit von der ausgewählten Fläche des Leuchtschirms verändert
werden.
Die Einstellung der relativen Winkelstellung zwischen dem Maskenschirm und der mindestens zweilinsigen
Korrekturoplik erfolgt durch Dreheinrichtungen; die Dreheinrichlungen sind so ausgebildet, daß durch sie
auch die relative Winkelstellung der beiden Korrekturlinsen zueinander veränderbar ist.
Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt in Diagrammform durch eine bekannte Belichtungseinrichtung zur Herstellung des
Leuchtschirms einer Farbbildröhre,
Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der relativen Lage zwischen Elektronenstrahlbrennfleck und Leuchtstoff
punkt,
Fig. 3 ein Vektordiagramm zur Erklärung der Auftreffbedingungen des in Fig. 2 gezeigten Elektronenstrahlbrcnnflecks,
Fig.4A einen Grundriß einer Linse von keilförmigem Querschnitt,
Fig. 4B einen Schnitt längs der Linie IVS-I Vß durch
die in der F i g. 4 gezeigte Korrekturlinse,
Fig.4C einen Querschnitt längs der Linie IVC-IVC
durch die in F i g. 4A gezeigte Korrekturlinse,
Fig. 5A einen Grundriß einer ersten Ausführungsfonn
der Korrekturlinsenoptik einer erfindungsgemäßen Belichtungseinrichtung,
Fig. 5B einen Schnitt längs der Linie WB-VB durch
die in der F i g. 5A gezeigte Korrekturlinsenoptik,
Fig. 5C einen Schnitt längs der Linie VC-VC durch
die in der F i g. 5A gezeigte Korrekturlinsenoptik,
F i g. 6A einen Grundriß in einer anderen Winkelstellung der Korrekturlinsen zueinander,
Fig. 6B einen Schnitt längs der Linie Vl S-VIS durch
die in der F i g. 6A gezeigte Korrekturlinsenontik,
Fig.6C einen Schnitt längs der Linie VIC-VICdurch
die in der F i g. 6A gezeigte Korrekturlinsenoptik,
F i g. 7A einen Grundriß der Ausführungsform gemäß F i g. 5A in einer dritten Winkelstellung,
Fig. 7B einen Schnitt längs der Linie VIIB-VlIS durch die in der F i g. 7A gezeigte Korrekturlinsenoptik,
Fig. 7C einen Schnitt längs der Linie VIIC-ViIC
durch die in der F i g. 7A gezeigte Korrekturlinsenoptik,
Fig. 8A einen Grundriß durch eine zweilinsige Korrekturlinsenoptik, wobei die Winkelstellung der
beiden Korrekturlinsen zueinander als auch die Winkelstellung zu dem Maskenschirm gegenüber der
Ausführungsform gemäß F i g. 5A geändert ist, um die Korrekturrichtung eines Korrekturvektors zu erläutern,
-, Fig.8B einen Schnitt längs der Linie Vlllß-Vlllß
durch die in der F i g. 8A gezeigte Korrekturlinsenoptik,
Fig.8C einen Schnitt längs der Linie VII1C-VIIIC
durch die in F i g. 8A gezeigte Korrekturlinsenoptik,
F i g. 9 eine schematische perspektivische Ansicht der
κι Hauptbauteile der erfindungsgemäßen Belichtungseinrichtung,
F i g. 9A, 9B, 9C schematische perspektivische Ansichten des Maskenschirms mit öffnungen verschiedener
Formgebung,
r> Fig. 1OA ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
zweilinsigen Korrekturlinsenoptik,
Fig. 1OB einen Schnitt längs der Linie KB-XBdurch
die in der Fig. 1OA gezeigte Korrekturlinsenoptik,
Fig. IOC einen Schnitt längs der Linie XC-XCdurch
_'o die in der F i g. 10 gezeigte Korrekturlinsenoptik.
Bei der Herstellung von Leuchtschirmen für Farbbildröhren wird allgemein eine Belichtungseinrichtung 1
verwendet, zu der eine Lichtquelle 3 und eine Korrekturlinse 3 gehört. Die mit einer Farbauswahlr.
elektrode 4 versehene Frontplatte 5 wird auf die Belichtungseinrichtung I aufgesetzt. Die Korrekturlinse
3 dient zur Anpassung der an des von der Lichtquelle 2 ausgesandten Belichtungsstrahls an die Bahn, die ein bei
Betrieb der Farbbildröhre verwendeter Elektronenlii strahl nimmt. Durch die Belichtung des Leuchtschirms
können auf dessen Innenfläche Leuchtstoffpunkte ausgebildet werden. Die Korrekturlinse besitzt im
allgemeinen kontinuierlich oder diskontinuierlich gekrümmte Oberflächen von komplizierter Formgebung.
r> Dies ergibt eine ziemlich gute Korrektur. Bei der Herstellung von Leuchtschirmen für Weitwinkelfarbbildröhren
ist es jedoch schwierig, die Bahn des Belichtungslichtstrahls dem Weg des Elektronenstrahls
anzunähern, insbesondere in den Randteilen der κι Nutzfläche des Leuchtschirms.
In den F i g. 2 und 3 sind die Größen dargestellt, die
zur Ableitung der horizontalen Komponente Ax und der vertikalen Komponente Ay des Fluchtungsfehlervektors
A verwendet wurden.
r. Bei der erfindungsgemäßen Belichtungseinrichtung wird der in den Gleichungen (1) und (2) angegebene
Fluchtungsfehler jeweils für eine kleine Fläche korrigiert. Für eine bestimmte ausgewählte Fläche gilt dann:
,Iv =
Ay - C4
worin Ci und Ci Konstanten sind. Insbesondere wird
angenommen, daß die Nutzfläche eines Leuchtschirms aus solchen kleinen Flächen zusammengesetzt sei.
Da Ax und Ay in der kleinen Fläche(als Konstanten
angesehen werden können, ist auch \A\ max konstant. Die Korrekturlinse 11 besitzt einen keilförmigen
Querschnitt, deren obere oder Nutzfläche nur in der Richtung χ geneigt ist, wie die f ig.4A, 4B und 4C
zeigen. Läßt man die Dicke der Linse außer acht, dann hat die Korrekturlinse 11 die Form eines einfachen
Prismas, wobei die geneigte Fläche gekrümmt ist, um die Wirkung der Dicke auszugleichen.
Werden zwei solcher Korrekturlinsen 11 übereinandergelegt, dann kann die Fehlfluchtung Ä in allen
kleinen Flächen der gesamten Nutzfläche des Leuchtschirms korrigiert werden. Somit werden die beiden
Linsen 12,13, die jeweils mit der Linse 11 identisch sind,
übereinander angeordnet (Fig.5A, 5B, 5C), um eine zusammengesetzte Korrekturlinse oder eine mehrlinsige
Korrekturlinsenoptik zu schaffen.
Da A eine vektorielle Größe ist, muß nicht nur ihr Betrag, sondern auch ihre Richtung korrigiert werden.
Ein Beispiel dieser Richtungskorrektur ist in den F i g. 8A, 8B, 8C gezeigt. Bei Vergleich der F i g. 8A und
7A ist ersichtlich, daß die in der F i g. 7A gezeigte Korrekturlinsenoptik um den Winkel φ bezüglich des
Maskenschirms gedreht worden ist, wobei der relative Winkel φι zwischen den beiden Linsen unverändert
bleibt; dadurch wird die Richtung der Korrektur verändert, während die durch den Relativwinkel cji
bestimmte Größe der Korrektur konstant bleibt. Somit können die Fehlfluchtungen ~Ä in allen kleinen
ausgewählten Flächen der Gesamtfläche des. Leuchtschirms der Farbbildröhre korrigiert werden.
Fig.9 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Beiich tungseinrichtung unter Verwendung der vorstehend beschriebenen zweilinsigen Korrekturlinsenoptik.
Zu der Belichtungseinrichtung gemäß Fig. 9 gehört eine untere Korrekturlinse 15 und keilförmigem
Querschnitt, die durch ein Vorgelege oder eine Rolle 18 gedreht wird, eine obere Korrekturlinse 14 von der
gleichen Querschnittsform, die durch ein Vorgelege oder eine Rolle 17 gedreht wird, sowie der über der
Korrekturlinse 14 angeordnete Maskenschirm, der durch ein Vorgelege oder eine Rolle 21 gedreht wird
und mit einer öffnung 25 versehen ist, welche den Belichtungsstrahl der Lichtquelle 19 durch eine Farbauswahlelektrode
22 nur auf eine gewünschte Fläche des auf der Innenfläche der Frontplatte 16 aufgetragenen
Leuchtschirms auffallen läßt. Die F i g. 9 ist eine rein schematische Darstellung und soll nur die Zuordnung
der vorstehend aufgeführten Bestandteile relativ zueinander erläutern. Durch diese Art der Belichtung des
gesamten Leuchtschirms oder ausgewählter Teilflächen des Leuchtschirms läßt sich die Fehlfluchtung zwischen
dem Elektronenstrahlbrennfleck und den Leuchtstoffpunkten auf der gesamlen Oberfläche des Leuchtschirms
korrigieren. Dadurch kann auch eine Verschlechterung der Bildqualität infolge der durch diese
Fehlfluchtung bewirkten Farbabschattierungen vermieden werden. Somit eignet sich die erfindungsgemäße
Belichtungseinrichtung insbesondere für die Herstellung von Leuchtschirmen von Weitwinkelfarbbildröhren.
Es ist offensichtlich, daß die öffnung 25 jede gewünschte Form besitzen kann, wie z. B. die in den
F i g. 9A, 9B, 9C gezeigten Formgebungen, das heißt die öffnung kann elliptisch, polygonal oder kreissektorförmig
sein, solange der Belichtungsstrahl auf die ausgewählte Fläche des Leuchtschirms gelenkt wird.
F.S ist klar, daß bei der Aufbelichtung von ausgewählten Flächen des Leuchtschirms nacheinander die
Belichtungszeit gegenüber einer gleichzeitigen Aufbelichtung der Gesamtfläche des Leuchtschirms verlängert
wird, jedoch wird dieser Nachteil durch die Verbesserung der Genauigkeit der Korrektur mehr als
ausgeglichen.
•j In den Fig. 1OA, 1OB, IOC wird ein weiteres Beispiel
einer zweilinsigen Korrekturlinsenoptik dargestellt. Die in den F i g. 4A - 8C gezeigten Korrckturlinscn besitzen
einen keilförmigen Querschnitt, sowie eine gekrümmte Oberfläche, um die Auswirkungen der Dicke zu
in kompensieren. Jede der in den Fig. 1OA-IOC gezeigten
Korrekturlinsen 26, 27 besitzt einen rechteckigen Querschnitt, sowie eine unstetig ausgebildete Oberfläche,
und zwar ist jede obere oder Nutzfläche sägezahnförmig ausgeformt, wobei diskontinuierliche
υ Grenzlinien zwischen schrägen, glatten Flächen 24
ausgebildet sind.
Da bei diesem Aufbau die Wirkung der Dicke außer acht gelassen werden kann, braucht die obere oder
Nutzfläche der einzelnen Korrekturlinse nicht geneigt
2(i zu sein. Die entsprechenden Flächen 24 können in
gleichem Winkel geneigt sein, so daß die Korrekturlinse auf einfache Weise hergestellt werden kann. Wie aus der
F i g. 1OA zu ersehen ist, können die Grenzlinien 23 und die Flächen 24 der unteren Korrekturlinse 27 zu denen
2) der oberen Korrekturlinse 26 schräg verlaufen, was
einer bestimmten Relativdrehung der beiden Korrekturlinsen 26, 27 zueinander entspricht, d. h. mit der
Verdrehung um den Relativwinkel ςτ>ι der Korrekturlinsen
12,13 in der F i g. 7A vergleichbar ist.
in Mit den Korrekturlinsenoptiken der erfindungsgemäßen
Belichtungseinrichtung, die aus mindestens zwei übereinander gelagerten Korrekturlinsen besteht, kann
durch die Einstellung der relativen Stellung der beiden Korrekturlinsen zueinander und durch die Einstellung
r, der Winkelstellung beider Korrekturlinsen relativ zum Maskenschirm die sowohl die Brechungsrichtung als
auch die Intensität des Belichtungslichtstrahls justiert werden, so daß die Fluchtungsgenauigkeit zwischen
dem Elektronenstrahlbrennfleck und dem Leuchtstoff-
4(i punkt des Leuchtschirms nicht nur für relativ engwinklige
Farbbildröhren, sondern auch für weilwinklige Farbbildröhren verbessert werden kann. Dadurch
werden Farbschattierungen vermieden und somit die Widergabequalität verbessert.
4j Obwohl die Erfindung anhand eines Leuchtschirms
anhand eines aus Leuchtstoffpunkten aufgebauten Leuchtschirms beschrieben worden ist, muß doch
festgehalten werden, daß die gleichen Ergebnisse hinsichtlich der Verkleinerung des Fluchtungsfehlers
•-.η auch bei Leuchtschirmen erzielt werden können, die vor
Leuchtstoffstreifen aufgebaut werden.
Die in den F i g. 5, f> und 10 dargestellte Versetzung
der beiden Korrekturlinsen relativ zueinander dieni alleine der Klarstellung, daß zwei Linsen vorhander
« sind. Die Belichtungseinrichtung arbeitet sowohl be
gegeneinander versetzten als auch bei exakt überein anderliegenden Linsen.
Hierzu (i Hlcitl Zuichmmucn
Claims (6)
1. Belichtungseinrichtung für die Herstellung von Leuchtschirmen für Farbbildröhren, bei welcher
zwischen dem Leuchtschirm und der bewegbar angeordneten Lichtquelle eine Korrekturlinsenoptik
angeordnet ist, bei welcher zwischen der Lichtquelle und dem Leuchtschirm ein Maskenschirm mit einer
öffnung für die Belichtung einer ausgewählten Fläche des Leuchtschirms angeordnet ist und bei
welcher der Maskenschirm relativ zur Lichtquelle bewegbar ist, wobei die Lage der Lichtquelle in
Abhängigkeit von der Stellung des Maskenschirms eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die bewegliche Lichtquelle eine virtuelle Lichtquelle ist, während die zugehörige reelle
Lichtquelle (ä9) während des Belichtungsganges stationär in einer vorbestimmten Lage gehalten
wird, daß die Korrekturlinsenoptik aus mindestens zwei Korrekturlinsen (12, 13; 14, 15; 26, 27) besteht,
die beide um eine Achse senkrecht zum Leuchtschirm drehbar sind, und daß die Bewegung der
virtuellen Lichtquelle dadurch erzeugt wird, daß die Winkelstellungen von zwei Korrekturlinsen sowohl
zueinander (φι) als auch in bezug (φ) auf den
Maskenschirm (20) in Abhängigkeit von der ausgewählten Fläche des Leuchtschirms verändert
werden.
2. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Korrekturlinse
(14; 15) einen keilförmigen Querschnitt sowie eine gekrümmte Oberfläche besitzt.
3. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Korrekturlinse
(14; 15)eine Dreheinrichtung(17; 18)zugeordnet ist.
4. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtungen
(17, 18) so ausgebildet sind, daß die beiden Korrekturlinsen (14,15) gemeinsam unter Konstanthaltung
ihrer Winkclbczichung (ψ\ = const.) zueinander
verdrehbar sind.
5. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Korrekturlinse
(26, 27) einen rechteckigen Querschnitt sowie eine unstetig ausgebildete Oberfläche (23; 24) besitzt.
6. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (25) in
dem Maskenschirm als Kreise, Ellipse, Polygon oder Kreissektor ausgebildet ist.
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