DE2364113C3

DE2364113C3 - Belichtungseinrichtung für die Herstellung von Leuchtschirmen für Farbbildrohren

Info

Publication number: DE2364113C3
Application number: DE2364113A
Authority: DE
Inventors: Koichi Maruyama; Iwao Tokio Ogura; Toshio Ueda; Eiichi Ichihara Yamazaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-12-25
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1979-07-05
Also published as: GB1422838A; JPS4988465A; DE2364113B2; DE2364113A1; US3883880A

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 dem Leuchtschirm ein Maskenschirm ho 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 μ eingestellt wird.

Beim Ausgangspunkt der Erfindung 0P-PS 45-23 656) ist die bewegliche Lichtquelle die reelle Lichtquelle, die auf e'mem Lichtquellenträger angeordnet ist, Per LiohtqueUenträger ist in der Beljchtungseinriebtung in ineinander senkrechten Richtungen bezüglich des Maskenschirms bewegbar angeordnet, 50 daß sich der von der Lichtquelle ausgehende Lichtstrahl Ober die Fläche des Leuchtschirms bewegt Die Auswahl der jeweils zu belichtenden Fläche erfolgt durch die Bewegung des Lichtquellenträgers unter Führung durch zwei dreidimensional konturierte Führungsfläi-hen. Mit 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 einer Belichtungseinrichtung mit gleichzeitiger Aufbeilichtung der gesamten Fläche des Leuchtschirms vereinfacht werden kann, jedoch macht die bekannte Belichtungseinrichtung eine besondere Punktlichtquelle von hoher Intensität erforderlich. Punktlichtquellen von 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 erfolgende Auswahl bestimmter Teilflächen des Leuchtschirms ist nicht möglich.

Schließlich ist aus der DE-OS 2151519 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 bei allen bekannten Vorrichtungen angeordnete Korrekturlinsenoptik 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 Leuchtstoffpunkt oder Leuchtstoffstreifen zum Leuchten anregen soll. Betrachtet man die nicht registergerechte Ausfluchtung des Auftreffpunktes des Elektronenstrahls auf einem Leuchtstoffpunkt auf der Bildfläche des Leuchtsc'/iirms, kann der Vektor A für den 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 ausgedrückt werden:

■f.
/Iv = V ^* C. x'" v" [ 11

m-0 1=0

Ay = Σ Σ C_lm„x'"y" (2)

m-0 m=0

worin Q_mn und Cimn Koeffizienten darstellen und m, η gleich 0,1,2,3,...

Es ist jedoch unmöglich, eine Korrekturlinse anzugeben, durch die gleichzeitig die Komponenten Ax und Ay des Vektors A für die Fluchtungsfehler korrigiert werden. Es müssen daher stets Annäherungslösungen für die Konstruktion der Korrekturlinse verwendet

werden. Pies erschwert eine angemessene Korrektur for die Randteile des Leuchtschirms, insbesondere wenn der Kolbenwinkel der Farbbildröhre zunimmt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beiiehtungseinrichtung zu schaffen, durch die ein Bildschirm hergestellt werden kann, dessen Leuchtstoffpunkte im Betrieb der Bildröhre vom Elektronenstrahl genau getroffen werden ynd 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 Korrekturoptik erfolgt durch Dreheinrichtungen; die Dreheinrichtungen sind so ausgebildet, daß durch sie auch die relative Winkelstellung der beiden Korrekturlinsen zueinander veränderbar isL

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen:

F i g. 1 einen Schnitt in Diagrammform durch eine bekannte Belichtungseinrichtung zur Herstellung des Leuchtschirms einer Farbbildröhre,

F i g. 2 ein Diagramm zur Darstellung der relativen Lage zwischen Elektronenstrahlbrennfleck und Leuchtstoffpunkt,

Fig.3 ein Vektordiagramm zur Erklärung der Auftreffbedingungen des in F i g. 2 gezeigten Elektronenstrahlbremiflecks,

Fig.4A einen Grundriß einer Linse von keilförmigem Querschnitt,

Fig.4B einen Schnitt längs der Linie IVß-IVßdurch 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 Ausführungsform der Korrekturlinsenoptik einer erfindurgsgemäßen Belichtungseinrichtung,

Fig.5B einen Schnitt längs der Linie VB-VB durch die in der F i g. 5A gezeigte Korrekturlinsenoptik,

Fig.5C einen Schnitt längs der Linie VC-VCdurch 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 Vlö-Vlßdurch die in der F i g. 6A gezeigte Korrekturlinsenoptik,

F i g. 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-VMd 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 Korrektwlinsen zueinander als auch die Winkelstellung zu dem Maskenschirm gegentiber der Ausföhrungsform gemäß Fig,5A geändert ist, um die Korrekturriehumg eines Korrekturvektors zu erläutern,

ι Fig,8B einen Schnitt längs der Linie Vlllß-VlIIß durch die in der F i g. 8A gezeigte Korrekturlinsenoptik, Fig,8C einen Schnitt längs der Linie VIHC-VHlC durch die in F ί 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,

i> Fig. 1OA ein weiteres Ausführungsbeispiel einer zweilinsigen Korrekturlinsenoptik, Fig. 1OB einen Schnitt längs der Linie XB-XBdurch die in der F i g. 1OA gezeigte Korrekturlinsenoptik, Fig. IOC einen Schnitt längs der Linie XC-XCdurch

jo die in der F i g. 10 gezeigte Korrekturlinsenoptik.

Bei der Herstellung von Leuchtsc'-wmen für Farbbildröhren wird allgemein eine Belichianwseinrichtung 1 verwendet, zu der eine Lichtquelle 3 und eine Korrekturlinse 3 gehört Die mit einer Farbauswahl-

r> elektrode 4 versehene Frontplatte 5 wird auf die Belichuingseinrichtung 1 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 Elektronenstrahl nimmt Durch die Belichtung des Leuchtschirms können auf dessen Innenfläche Leuchtstoffpunkte ausgebildet werden. Die Korrekturlinse besitzt im allgemeinen kontinuierlich oder diskontinuierlich gekrümmte Oberflächen von komplizier ler 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 Randteil ·η der

ίο Nutzfläche des Leuchtschirms.

In den Fig.2 und 3 sind die Größen dargestellt, die zur Ableitung der horizontalen Komponente Ax und der vertikalen Komponente Ay des Fluchtungsfehlervektors A verwendet wurden.

π Bei der erfindungsgemäßen Beiiehtungseinrichtung wird der in den Gleichungen (1) und (2) angegebene Fluchtungsfehler jeweils für eine kleine Fläche korrigiert. Für eine bestimmte ausgewählte Fläche gilt dann:

Ax = C,

Ay = C₄

worin Cs und C* Konstanten sind. Insbesondere wird angenommen, daß die Nutzfläche eines Leuchtschirms

,-, aus solchen kleinen Flächen zusammengesetzt sei.

Da Ax und Ay in der kleinen Fläche^ah» Konstanten angesehen werden können, ist auch \Ä\ max konstant. Die Korrekturlinse 11 besitzt einen keilförmigen Querschnitt, deren obere oder Nutzfläche nur in de··

ho Richtung χ geneigt ist, wie die Fig.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.

hi Werden zwei solcher Korrekturlinsen ll^übereinandergelegt, dann kann die Fehlfluchtung A* 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 (F i g. 5A, 5B, 5C), um eine zusammengesetzte Korrekturlinse oder eine mehrlinsige Korrekturlinsenoptik zu schaffen.

Da Λ* 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 φι bestimmte Größe der Korrektur konstant bleibt. Somii können die Fehlfluchtungen Λ* in allen kleinen ausgewählten Flächen der Gesamtfläche des Leuchtschirms der Farbbildröhre korrigiert werden.

F i g. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Belichtungseinrichtung 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 Her 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 Frontplatle 16 aufgetragenen Leuchtschirms auffallen läßt. Die Fig.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 gesamten 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.

Es ist klar, daß bei der Aufbelichtung von ausgewählten Rächen 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.

■) In den Fig. IOA, IOB, IOC wird ein weiteres Beispiel einer zweilinsigen Korrekturlinsenoptik dargestellt. Die in den F i g. 4A —8C gezeigten Korrekturlinsen besitzen einen keilförmigen Querschnitt, sowie eine gekrümmte Oberfläche, um die Auswirkungen der Dicke zu

ι« kompensieren. Jede der in den Fig. 10A-I(KJ gezeigten Korrekturlinsen 26, 27 besitzt einen rechteckigen Querschnitt, sowie eine unstetig ausgebildete Oberfläche, und zwar ist jede obere oder Nutzfläche sägezahnförmig ausgeformt, wobei diskontinuierliche

!"■ Grenzlinien zwischen schrägen, glatten Flächen 24 ausgebildet sind.

Da bei diesem Aufbau dip Wirkung der Dickp auUer acht gelassen werden kann, braucht die obere oder Nutzfläche der einzelnen Korrekturlinse nicht geneigt

_>» 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 Fig. 1OA zu ersehen ist, können die Grenzlinien 23 und die Flächen 24 der unteren Korrekturlinse 27 zu denen

j-i der oberen Korrekturlinse 26 schräg verlaufen, was einer bestimmten Relativdrehung der beiden Korrekturlesen 26, 27 zueinander entspricht, d. h. mit der Verdrehung um den Relativwinkel φι der Korrekturlinsen 12,13 in der F i g. 7 A vergleichbar ist.

so Mit den Korrekturlinsenoptiken ur- 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 Leuchtstoffen punkt des Leuchtschirms nicht nur für relativ engwinklige Farbbildröhren, sondern auch für weitwinklige Farbbildröhren verbessert werden kann. Dadurch werden Farbschattierungen vermieden und somit die Widergabequalität verbessert.

3 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

Vi auch bei Leuchtschirmen erzielt werden könneii, die von Leuchtstoffstreifen aufgebaut werden.

Die in den Fig.5, 6 und 10 dargestellte Versetzung der beiden Korrekturlinsen relativ zueinander dient alleine der Klarstellung, daß zwei Linsen vorhanden sind. Die Belichtungseinrichtung arbeitet sowohl bei gegeneinander versetzten als auch bei exakt übereinanderliegenden Linsen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnuncen

Claims

Patentansprüche;

1. Belicntungseinricbtung 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 ι ο 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 (19) während des Belichtungsganges stationär in einer vorbestimmten Lage gehalten wird, daß die Korrekturlinsenoptik aus mindestens 21) zwei Korrefcturlinsen (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 2^r> zueinander (ψ\) als auch in bezug (ψ) auf den Maskenschirm (20) in Abhängigkeit von der ausgewählten Fläche des Leuchtschirms verändert werden.

2. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 1, jo dadurch gekennzeichnet, daß jede Korrekturlinse (14; IS) einen keilförmigen Querschnitt sowie eine gekrümmte Oberfläche besiti-i.

3. Belichtungseinriciitung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß _:der Korrekturlinse r> (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 Konstant- w haltung ihrer Winkelbeziehung (ψ\ = const.) zueinander verdrehbar sind.

5. Belichtungseinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jede Korrekturlinse (26, 27) einen rechteckigen Querschnitt sowie eine -n unstetig ausgebildete Oberfläche (23; 24) besitzt

6. Belichtungseinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (25) in dem Maskenschirm als Kreise, Ellipse, Polygon oder Kreissektor ausgebildet ist. -> <>