专利名称：条形屏条孔荫罩型彩色显象管的涂屏方法
技术领域：
本发明涉及通过使用管子的条孔荫罩作为照相母版的照相技术的彩色显象管条形屏的涂屏方法，尤其是涉及在涂层时通过使用一种新型的扭曲校正透镜来校正透过荫罩投射到管屏上的线光源图象扭曲的这样一种方法上的改进。
现在制造的大多数彩色显象管是条形屏条孔荫罩类型。这种管子具有外形为矩形的屏盘，屏盘上带有涂有电子致光材料的条形屏，并且将外形类似的条孔荫罩贴近条形屏。荫罩条孔按竖列排列，每列包括许条条孔，条孔之间在垂直方向由荫罩的桥或肋部相分隔。
这种条形屏条孔荫罩管以采用线光源的照相方法来涂屏，例如在1977年9月20日授予Law的美国专利№.4049451所公开的方法。然而，使用线光源来形成连续的荧光粉条具有其固有的必须要解决的几何问题。因为荫罩和屏盘实质上为曲面，透过荫罩和屏盘实质上为曲面，透过荫罩主轴和次轴以外条孔的线光源的象就会相对于设想的直线偏斜或扭曲。假如不加以校正，这种线光源图象的扭曲会造成相对参差不齐的荧光粉条。
为了解决线光源图象扭曲问题已经建议有几种技术，一种方案是在1985年5月14日授予Ragland的美国专利№.4516841所公开的。该专利提出在面屏上感光材料曝光时使用位于线光源附近的圆柱形透镜。该圆柱形透镜的纵轴取向垂直于线光源的纵轴。由于该透镜的存在，透过荫罩条孔射向感光材料的、在屏上主轴和次轴以外位置的线光源象就会转向与次轴平行，因此在感光材料上曝光形成更光滑的直线。
在现代彩色显象管中，取决于荫罩和屏盘外形，荧光屏边缘被制成完整的矩形，荧光粉条是竖直的。现在用于校正线光源象扭曲的圆柱形透镜在其宽度上具有恒定的半径，随着离透镜主轴的距离增加而产生递增的扭曲校正，该透镜主轴平行于圆柱形透镜的中心纵轴。因为线光源象的扭曲角和透镜产生的扭曲校正角的差值是变化的，使透镜的扭曲校正必须在荧光屏上一些区域的过校正和其他区域的欠校正之间进行折衷。这种折衷的校正在成品管中会产生色纯容差的损失，因为由于残余的扭曲会造成荧光粉条宽度在屏上不是一致的。这样，在使用3.9英(9.9厘米)半径的圆柱形扭曲校正透镜的一个27V管子的例子中，在次轴和四角之间的屏顶部位记录的最大扭曲角为+3.5°，而在四角记录的扭曲角为-0.9°。3.5°扭曲角引起形成荧光粉条变宽，造成约35微米容差的损失。而且大的扭曲角也会产生一定量的粉条缩颈(linenecking)，这在成品管中是可视的，因而也是不适宜的。因此需要改进扭曲校正透镜的设计，以减小在涂屏时余留的扭曲角。
本发明是对条形屏条孔荫罩型彩色显象管的涂屏方法的改进，该涂屏方法包括在管子的屏盘内涂以感光材料，将条孔荫罩插入屏盘内，并借助从线光源发出的、透过着屏误差校正透镜(misregistercorrectionlens)和荫罩条孔的光使感光材料曝光。本改进包括在感光材料曝光时在线光源和着屏误差校正透镜之间设置扭曲校正透镜。该扭曲校正透镜具有总体上为圆柱形的表面，但该扭曲校正透镜的四角部位则偏离圆柱形状。
图1是用于对彩色显象管涂屏的曝光台曝光装置的局部轴向剖面图。
图2是扭曲校正透镜和线光源的透视图。
图3是图2所示透镜和光源(在两者之间有一带孔板)的局部剖面侧视图。
图4是用于对比新型非圆柱透镜和先有技术圆柱透镜的立体线条图。
图5是用于表示出投射在屏上的所选择的线光源象的屏盘的平面视图，其中没有使用本发明。
图6是用于表示出投射在屏上的所选择的线光源象的屏盘的平面视图，其中使用了本发明。
图7是使用先有技术圆柱透镜和新型非圆柱透镜时，在屏上各位置处线光源象扭曲度的曲线图;
图8是用于表示图7的图中所使用的各数据点位置的面屏图。
图1表示被称为曝光台10的曝光装置，用于彩色显象管的涂屏工艺。曝光台10包括光室12和屏支承14，屏支承14通过螺栓而相对固定在底座16上，而底座16又由脚架18支撑而倾斜成要求的角度。线光源20(典型地为汞弧灯)被支持在光室12内。在光室12内在线光源20之上放置一带孔板22。板22上的孔24确定了曝光时所使用的线光源20的有效长度。设在孔24以上的是在下面要更详细说明的新型扭曲校正透镜26。主校正透镜组件28位于屏支承14内。透镜组件28包括着屏误差校正透镜30和光强度校正滤光器32，着屏误差校正透镜30将线光源发出的光偏折为沿管子工作时电子束所走的路径，光强度校正滤光器32补偿在曝光台各个部分的光强的变化。屏盘组件34固定在屏支承14上，屏盘组件34包括屏盘36和以公知方式固定在屏盘36内的条孔荫罩38。屏盘36内表面涂以感光材料40。在涂层时，感光材料40受到曝光，该光是由线光源20发出，然后通过带孔板22、扭曲校正透镜26、滤光器32、透镜30和荫罩38。
图2和3详细表示线光源20和扭曲校正透镜26。透镜26一般是非圆柱形的一块实心的光学石英，它具有一个凸表面和一个平表面。透镜26具有互为正交的X和Y轴。该透镜26的凸表面可由以下多项式加以确定Z＝A1Y2+A2X2Y2式中，Z是离与该透镜最高点相切平面的径向落差(sagittaldrop)，此平面平行于包含X和Y轴的另一平面;
A1是决定对于Y2变化的径向变化幅度的负系数;
A2是决定对于X2Y2变化的径向变化幅度的正系数;
X是离Y轴的垂直距离;和Y是离X轴的垂直距离。
线光源20是管形，可以是汞弧灯类型，例如是由GE公司制造的BH6灯。曝光台10内透镜26的取向使其X轴垂直于线光源20的纵轴B-B。如图3所示，带孔板22位于线光源20和扭曲校正透镜26之间。尽管可以就把透镜26放在板22上直接贴着孔24，最好还是使透镜26在孔24之上稍离开孔24。
图4表示以实线画出的先有技术圆柱透镜和以虚线画出的依照本发明结构的非圆柱透镜之间的比较。该非圆柱透镜的中央部分与圆柱透镜的中央部分相类似。然而，非圆柱透镜的四角区要比圆柱透镜的四角区的径向落差小些，这样看上去四角稍稍往上翘些。非图柱透镜26在平行于Y轴的透镜两侧要比在Y轴处的曲率半径大些。
在涂屏时屏盘36和非圆柱校正透镜26同步地沿平行于线光源20的纵轴B-B的Y-Y方向移动。仅仅屏盘36的移动会使线光源20投射在屏上的象在屏23四角稍稍横向一边。通过使圆柱透镜26与屏盘36同步移动，可大大减小这种微小偏移。
比较图5和图6，可以看到由新型的非圆柱透镜26所提供的扭曲校正。图5表示没有使用扭曲校正透镜时线光源投射在屏盘36上的象42。在此图中，偏离主轴X-X和次轴Y-Y的象点以不同的角度倾斜，这取决于象点离二轴的距离。为便于说明，象点大小和倾斜角在此图中已大大放大。图6表示经新型扭曲校正透镜26的扭曲校正的线光源象形成的图形，正如可看到的，线光源象44构成光滑笔直的荧光粉条。
在方程Z＝A1Y2+A2X2Y2中A1和A2的系数对每种管型是不同的，并可按下述方法加以确定。首先，跟踪从线光源两端发出并经过着屏误差校正透镜和荫罩上多个针孔到达屏上的光线轨迹。这一步可以以人工方式进行，但最好通过计算机程序。得到的跟踪结果是线光源象偏离垂直方向，这称之为扭曲。其次，在线光源和着屏误差校正透镜之间插入若干个不同半径的圆柱透镜，对每一透镜重复上述光线轨迹的跟踪。在这些轨迹中选择在Y轴的扭曲为最小的最佳圆柱透镜，以及选择在平行于Y轴的透镜两侧扭曲为最小的最佳圆柱透镜。在至此进行的计算中，可以看到在Y轴处的曲率半径小于在透镜两侧的曲率半径。然后，该Y轴的曲率半径和该两侧的曲率半径可用作非圆柱透镜的起始的标准。其次，沿Y轴和沿两侧计算非圆柱透镜的径向落差。然后，从Y轴的一端连接至透镜的该角而成顶侧半径。此后，平行于Y轴而从X轴垂直地至顶侧半径上各点连接成各曲线。将非圆柱透镜的X轴保持成平直的，然后计算在各离散点上各曲线的不同半径，以求得在这些点的径向落差。最后，运用最小平方二变量拟合法(least sguares bivariant fitting)使所有这些径向落差值拟合，由此确定该方程的系数。
本方法中使用的扭曲校正透镜最好是采用可经受长期曝光的紫外线(UV)级别的石英。在经受透镜一侧10毫米处设置的1KW汞弧光灯曝光100小时后，该透镜的透光率应大于90%。而且，扭曲校正透镜的总的圆柱表面的倾斜率的X和Y分量应该不偏离规定值±0.5毫弧度以上。每个透镜的平表面应该很平，使用氦源时的该指标要在5个均匀干涉条纹(uniformfringe)之内。每个透镜的二个表面应该磨光至光学抛光规格和透明而没有任何混浊处。
下表给出类似于图2和3的透镜26的特定非圆柱扭曲校正透镜的设计尺寸。表中提到的质量区(qualityzone)是指在涂屏时使用的透镜的有效区。
表格总长(沿X轴)63.5mm(2.50英寸)总宽(沿Y轴)61.0mm(2.40英寸)质量区长度31.8mm(1.25英寸)质量区宽度30.5mm(1.20英寸)光源中心线至透镜平表面的距离12.7mm(0.5英寸)A系数-0.3421A系数+0.1742在曝光时屏盘36和透镜26同步移动的漂移距离取决于在每个孔列中隔开每孔的荫罩肋或横条的垂直尺寸。在一些情况中，透镜的漂移距离和屏盘的漂移距离是不同的。然而，对于一个对角线为66cm(26v)的管子，发现对于屏盘和透镜两者来说，±5.53mm(0.211英寸)的漂移距离是接近最佳的。
图7表示运用先有技术圆柱透镜涂屏的管子的屏上各点处光源象扭曲度的曲线(线50至54)，和运用本发明的新型非圆柱透镜涂屏的管子的屏上各点处光源象扭曲度的曲线(线60至64)。图8表示图7中所使用的数据点在屏上的位置。可以看到，在屏顶的A线处非圆柱透镜能将线光源象扭曲从-3.5°减小至-0.3°。相应的减小在各处为在B线，从-3.1°减小至-1.2°;在C线，从-2.0°减小至-1.1°;和在D线，从-1.1°减小至-0.75°。
权利要求
1.一种条形屏条孔荫罩型彩色显象管的涂屏方法，包括在所述管子的屏盘上涂以感光材料，将条孔荫罩插入所述屏盘，和运用线光源发出的、通过着屏误差校正透镜和所述荫罩的条孔的光使所述感光材料曝光，其特征在于在所述感光材料(40)曝光时，在所述线光源(20)和所述着屏误差校正透镜(30)之间设置扭曲校正透镜(26)，所述扭曲校正透镜具有总体来说为圆柱形的表面，而在所述扭曲校正透镜的四角则偏离圆柱形。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述扭曲校正透镜(26)形状为矩形，具有二个长边和二个短边及互为正交的X和Y轴，所述短边平行于所述Y轴和所述长边平行所述X轴，所述扭曲校正透镜的所述X轴的取向基本上垂直于所述线光源(20)的纵轴(B-B)，和所述圆柱形具有平行于所述X轴的中心纵轴。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述扭曲校正透镜(26)形状为矩形，具有二个长边和二个短边和互为正交的X和Y轴，所述短边平行于所述Y轴和所述长边平行于所述X轴，所述扭曲校正透镜的所述X轴的取向基本上垂直于所述线光源(20)的纵轴(B-B)，和所述扭曲校正透镜表面平行Y轴的两侧的曲率半径要比在Y轴处的曲率半径大。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述扭曲校正透镜(26)形状为矩形，具有二个长边和二个短边及互为正交的Y轴，所述短边平行于所述Y轴和所述长边平行于所述X轴，所述扭曲校正透镜的所述X轴的取向基本上垂直于所述线光源(20)的纵轴(B-B)，所述扭曲校正透镜具有与总体上为圆柱形的所述曲面相对的平表面，在所述扭曲校正透镜的四角随着厚度的递增而偏离园柱形，所述圆柱形具有平行于所述X轴的中心纵轴。
5.一种条形屏条孔荫罩型彩色显象管的涂屏方法，包括在所述管子的屏盘上涂以感光材料，将条孔荫罩插入所述屏盘，和运用线光源发出的、通过着屏误差校正透镜和所述荫罩的条孔的光使所述感光材料曝光，其特征在于在所述感光材料(40)曝光时，在所述线光源(20)和所述着屏误差校正透镜(30)之间设置非圆柱透镜(26)，所述非圆柱透镜具有互为正交的X和Y轴，所述透镜的X轴的取向基本上垂直于所述线光源的纵轴，和所述非圆柱透镜具有由多项式(Z)所确定的表面，多项式(Z)是离所述X轴距离的平方和离所述Y轴距离的平方乘以离所述X轴距离平方的函数。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述表面由多项式所确定Z＝A1Y2+A2X2Y2式中，Z是离与该透镜(26)最高点相切平面的径向落差，该平面平行于包含X和Y轴的另一平面;A1是决定对于Y2变化的径向变化幅度的负系数，A2是决定对于X2Y2变化的径向变化幅度的正系数，X是离Y轴的垂直距离;和Y是离X轴的垂直距离。
7.一种条形屏条孔荫罩型彩色显象管的涂屏方法，包括在所述管子的屏盘上涂以感光材料，将条孔荫罩插入所述屏盘，和运用线光源发出的、通过着屏误差校正透镜和所述荫罩的条孔的光使所述感光材料曝光，其特征在于在所述感光材料(40)曝光时，在所述线光源(20)和所述着屏误差校正透镜(30)之间设置非圆柱透镜(26)，所述非圆柱透镜具有正交的X和Y轴，所述透镜的X轴的取向基本上垂直于所述线光源的纵轴(B-B)，所述非圆柱透镜的表面在沿所述Y轴基本上为具有第一曲率半径的圆形，而在平行于所述Y轴的透镜两侧基本上为具有第二曲率半径的圆形，所述第二曲率半径大于所述第一曲率半径。
全文摘要
本发明是条形屏条孔荫罩型彩色显象管的涂屏方法的改进，该涂屏方法包括在管子的屏盘(36)内涂以感光材料(40)，将条孔荫罩(38)插入屏内，运用从线光源(20)发出的透过着屏误差校正透镜(30)和条孔荫罩的光使感光材料曝光。本改进包括在感光材料曝光时，在线光源和着屏误差校正透镜之间设置扭曲校正透镜(26)，该扭曲校正透镜具有总体上为圆柱形的表面，但在扭曲校正透镜的四角偏离圆柱形状。
文档编号H01J9/227GK1085350SQ9310882
公开日1994年4月13日 申请日期1993年8月13日 优先权日1992年8月14日
发明者B·G·马克斯, A·古德, 小·F·R·拉格兰, R·C·包德 申请人:汤姆森消费电子有限公司