DE69507357T2

DE69507357T2 - Belichtungsgerät

Info

Publication number: DE69507357T2
Application number: DE69507357T
Authority: DE
Inventors: Yuji Kuwabara; Tadanori Okada
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1999-10-07
Anticipated expiration: 2015-03-29
Also published as: KR0150393B1; EP0675518B1; MY112450A; TW260800B; EP0675518A3; DE69507357D1; CN1115114A; US5671460A; CN1053991C; EP0675518A2; JPH07272627A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Belichtungsgerät und insbesondere auf ein Belichtungsgerät, das einen Leuchtstoffschirm auf einer Frontplatte einer Farbkathodenstrahlröhre durch Belichtung bildet.
In einer Kathodenstrahlröhre ist im allgemeinen ein aus Leuchtstoffschichten dreier verschiedener Farben bestehender Leuchtstoffschirm 3 auf der Innenfläche einer Platte 2 so gebildet, daß er einer Lochmaske 1 gegenüberliegt, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Drei Elektronenstrahlen 5B, 5 G und 5R, die von einer Elektronenkanone 4 emittiert werden, fallen korrekt auf die entsprechenden Leuchtstoffschichten der drei verschiedenen Farben ein, wie sie durch die Lochmaske 1 ausgewählt werden. Wenn der Leuchtstoffschirm 3 durch die Elektronenstrahlen überstrichen bzw. abgetastet wird, um Lichtstrahlen zu emittieren, wird auf dem Leuchtstoffschirm 3 ein Farbbild angezeigt.
In dieser Farbkathodenstrahlröhre sind in der Lochmaske 1 kreisförmige Aperturen gebildet, durch die die Elektronenstrahlen durchgehen. Wie in Fig. 2A und 2B gezeigt ist, sind punktartige Leuchtstoffschichten 6B, 6 G und 6R dreier verschiedener Farben so angeordnet, daß sie miteinander in engem Kontakt stehen. Alternativ dazu sind, wie in Fig. 3A und 3B gezeigt ist, punktartige Leuchtstoffschichten 6B, 6 G und 6R dreier verschiedener Farben in den Matrixlöchern einer lichtabsorbierenden Schicht 7 vom Schwarzmatrixtyp vergraben, um einen Leuchtstoffschirm vom Schwarzmatrixtyp zu bilden.
Herkömmlicherweise werden die Leuchtstoffschirme dieser Farbkathodenstrahlröhren gemäß einem photographischen Druck geschaffen. Um den in Fig. 3A und 3B gezeigten Leuchtstoffschirm vom Schwarzmatrixtyp zu bilden, wird z. B. auf der Innenfläche einer Platte 2 eine Polyvinylalkohol (PVA) und Ammoniumbichromat (ADC) als Hauptkomponenten enthaltende Sensibilisierungslösung als Schicht aufgebracht und getrocknet, wobei so ein lichtempfindlicher Film 9 geschaffen wird, wie in Fig. 4A gezeigt ist.
Der lichtempfindliche Film 9 wird durch eine Lochmaske 1 belichtet, um ein Muster entsprechend einer kreisförmigen Apertur 10 in der Lochmaske 1 auf dem lichtempfindlichen Film 9 zu drucken. Danach wird der mit diesem Muster bedruckte lichtempfindliche Film 9 entwickelt, um seinen nicht lichtempfindlichen Teil zu entfernen, wodurch ein Resistfilm 11 mit einem Punktmuster gebildet wird, wie in Fig. 4B gezeigt ist. Anschließend wird eine lichtabsorbierende Farbe auf die Innenfläche der Platte 2, auf der der Resistfilm 11 gebildet ist, als Schicht aufgebracht und getrocknet, um eine lichtabsorbierende Farbschicht 12 zu bilden, wie in Fig. 4C gezeigt ist. Die auf dem Resistfilm 11 als Schicht aufgebrachte lichtabsorbierende Farbschicht 12 wird zusammen mit dem Resistfilm 11 abgetrennt, wobei so eine lichtabsorbierende Schicht 7 gebildet wird, in der Matrixlöcher 13 an Positionen gebildet sind, wo Leuchtstoffpunkte gebildet werden sollen, wie in Fig. 4D gezeigt ist.
Auf der Innenfläche der Platte 2, auf der die lichtabsorbierende Schicht 7 gebildet ist, wird dann ein lichtempfindlicher Leuchtstoffbrei, der einen beliebigen Leuchtstoff, z. B. blauen Phosphor bzw. Leuchtstoff, PVA und ADC als Hauptkomponenten enthält, als Schicht aufgebracht und getrocknet, um eine lichtempfindliche Leuchtstoffbreischicht 15 zu bilden, wie in Fig. 4E gezeigt ist. Die lichtempfindliche Leuchtstoffbreischicht 15 wird durch die Lochmaske 1 belichtet, um auf der lichtempfindlichen Leuchtstoffbreischicht 15 ein der kreisförmigen Apertur 10 der Lochmaske 1 entsprechendes Muster zu drucken. Anschließend wird die lichtempfindliche Leuchtstoffbreischicht 15, auf der dieses Muster gedruckt werden soll, entwickelt, um ihren nicht lichtempfindlichen Teil zu entfernen, wodurch eine punktartige blaue Leuchtstoffschicht 6B in einem in der lichtabsorbierenden Schicht 7 gebildeten vorbestimmten Matrixloch gebildet wird, wie in Fig. 4F gezeigt ist. Dieser Schritt eines Bildens der blauen Leuchtstoffschicht 6B wird für grünen und roten Leuchtstoff wiederholt, so daß eine punktartige grüne Leuchtstoffschicht 6 G und eine rote Leuchtstoffschicht 6R in in der lichtabsorbierenden Schicht 7 gebildeten vorbestimmten Matrixlöchern gebildet werden, wie in Fig. 4 G gezeigt ist.
Bezüglich des in Fig. 2B gezeigten Leuchtstoffschirms, der keine lichtabsorbierende Schicht aufweist, wird dieser gebildet, indem die oben beschriebenen Schritte eines Bildens der blauen, grünen und roten Leuchtstoffschichten sequentiell wiederholt werden.
Um ein lichtempfindliches Element zu belichten, das den Leuchtstoffschirm mit dem lichtempfindlichen Film 9 zum Bilden der lichtabsorbierenden Schicht 7, der lichtempfindlichen Leuchtstoffbreischicht 15 und dergleichen bildet, wird in dem Schritten zum Bilden des Leuchtstoffschirms herkömmlicherweise ein in Fig. 5 gezeigtes Belichtungsgerät verwendet. In diesem Belichtungsgerät ist eine Lichtquelleneinheit 18 unter einem Tragtisch 17 vorgesehen, der eine Platte 2 an einer vorbestimmten Position trägt. Ein optisches Linsensystem 20 mit einer Korrekturlinse und dergleichen zum Führen eines durch die Lichtquelleneinheit 18 näherungsweise entlang eines geometrischen Orts bzw. einer Ortskurve eines Elektronenstrahls emittierten Lichtstrahls 19, einem Korrekturfilter 21 zum Korrigieren der Verteilung der Lichtmenge auf der Innenfläche der Platte 2, die an einer vorbestimmten Position auf dem Tragtisch 17 angeordnet ist, und dergleichen sind über der Lichtquelleneinheit 18 angeordnet. Normalerweise ist in der Lichtquelleneinheit 18 eine Lichtquelle 22 mit einer Bogenquecksilberlampe vom geraden Röhrentyp angeordnet, und die Bogenquecksilberlampe wird durch eine Wasserkühlung gekühlt. Eine lichtabschirmende Platte 24, in der ein Schlitz 23 die Größe der Lichtquelle 22 im wesentlichen steuert, ist in der Lichtquelleneinheit 18 angeordnet. Die Breitenrichtung des Schlitzes 23 der lichtabschirmenden Platte 24 ist mit der axialen Richtung der Lichtquelle 22 ausgerichtet. Bezugnehmend auf Fig. 5 bezeichnet Bezugsziffer 26 ein lichtempfindliches Element 26, das auf der Innenfläche der Platte 2 gebildet ist, um einen Leuchtstoffschirm zu bilden.
Wenn ein den Aperturen der Lochmaske 1 entsprechendes Muster mit diesem Belichtungsgerät auf dem lichtempfindlichen Element gedruckt wird, das auf der Innenfläche der Platte gebildet ist, um einen Leuchtstoffschirm zu bilden, wobei folglich punktartige dreifarbige Leuchtstoffschichten oder eine lichtabsorbierende Schicht vom Schwarzmatrixtyp gebildet werden, hängen die Formen der dreifarbigen Leuchtstoffschichten oder der Matrixlöcher der lichtabsorbierenden Schicht in hohem Maße von der Form der Lichtquelle 22, dem optischen Linsensystem 20, der Form der Aperturen der Lochmaske, der wesentlichen Form der Innenfläche der Platte 2 und dergleichen ab. Um eine Farbkathodenstrahlröhre zu bilden, deren Farbreinheit durch Erhöhen des Auftreffspielraums des Elektronenstrahls leicht eingestellt werden kann, werden die dreifarbigen Leuchtstoffschichten oder die Matrixlöcher der lichtabsorbierenden Schicht vorzugsweise als echte Kreise mit hoher Dichte gebildet. Zu diesem Zweck müssen bezüglich der Lichtquelle 22 die Breite des Schlitzes 23 der lichtabschirmenden Platte 24, die die Größe der Bogenquecksilberlampe in der axialen Richtung, d. h. die Länge der Bogenquecksilberlampe bestimmt, und der Durchmesser des Entladungsbogens, der die Größe der Bogenquecksilberlampe in einer zur axialen Richtung senkrechten Richtung bestimmt, einander beinahe gleich eingestellt sein. Wenn die Beziehung zwischen der Breite des Schlitzes 23 der lichtabschirmenden Platte 24, die die Größe der Bogenquecksilberlampe in der axialen Richtung bestimmt, und dem Durchmesser des Entladungsbogens unpassend wird, bilden die punktartigen dreifarbigen Leuchtstoffschichten oder die Matrixlöcher der lichtabsorbierenden Schicht keine Kreise, die echten Kreisen nahekommen.
Um das obige Problem zu lösen, ist ein Belichtungsgerät bekannt (siehe EP-A-0 400 629), in dem die Bogenquecksilberlampe in der Richtung ihrer Röhrenachse intermittierend bewegt wird, um eine Oszillation oder eine elliptische Bewegung auszuführen, und ein den kreisförmigen Aperturen der Lochmaske entsprechendes Muster, das auf einem lichtempfindlichen Element gedruckt werden soll, das einen Leuchtstoffschirm bildet, formt im wesentlichen echte Kreise.
Um ein lichtempfindliches Element, das auf der Innenfläche der Platte gebildet ist, um einen Leuchtstoffschirm zu bilden, zur Erhöhung der Produktivität innerhalb einer kurzen Belichtungszeit zu belichten, muß unterdessen die Menge an emittiertem Licht erhöht werden. Bezüglich der Bogenquecksilberlampe ist es jedoch, obwohl ihre Größe in der axialen Richtung durch Vergrößern der Breite des Schlitzes der lichtabschirmenden Platte erhöht werden kann, schwierig, den Durchmesser des Entladungsbogens in der zur axialen Richtung senkrechten Richtung zu erhöhen.
Hinsichtlich einer Belichtung zum Bilden punktartiger dreifarbiger Leuchtstoffschichten oder Matrixlöcher einer lichtabsorbierenden Schicht wird deshalb die Lichtquelleneinheit um die optische Achse des durch den Schlitz emittierten Lichtstrahls als Drehachse gedreht, um die Breite des Schlitzes der lichtabschirmenden Platte zu erhöhen und ein den kreisförmigen Aperturen der Lochmaske entsprechendes echtes Kreismuster zu bilden, das auf dem lichtempfindlichen Element gedruckt werden soll, das auf der Innenfläche der Platte gebildet ist, um einen Leuchtstoffschirm zu bilden. Selbst wenn eine Belichtung durch Drehen der Lichtquelleneinheit durchgeführt wird, variiert jedoch, da die lichtabschirmende Platte von der Lichtquelle weit weg angeordnet ist, scheinbar die Lichtquelle gemäß einer Drehung der Lichtquelleneinheit, wenn sie von einer bestimmten Apertur der Lochmaske aus betrachtet wird. Deshalb bildet das den kreisförmigen Aperturen der Lochmaske entsprechende Muster, das auf einem lichtempfindlichen Element gedruckt werden soll, welches auf der Innenfläche der Platte gebildet ist, um den Leuchtstoffschirm zu bilden, keine echten Kreise.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Belichtungsgerät zu schaffen, das ein den kreisförmigen Aperturen einer Lochmaske entsprechendes Muster auf einem lichtempfindlichen Element drucken kann, das auf der Innenfläche einer Platte gebildet ist, um einen Leucht stoffschirm zu bilden, so daß es eine Form aufweist, die einem echten Kreis nahekommt.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Belichtungsgerät zum Übertragen von Musterbildern entsprechend den kreisförmigen Aperturen einer Lochmaske auf einem lichtempfindlichen Element zu schaffen, um Matrixlöcher mit jeweils einer im wesentlichen kreisförmigen Form auf einem Leuchtstoffschirm zu bilden, der auf der Innenfläche einer Platte gebildet ist, ohne daß irgendeine komplizierte elliptische Bewegung damit einhergeht oder irgendein Schlitz mit einer komplizierten Konfiguration verwendet wird.
In einem Belichtungsgerät zum Schaffen eines Leuchtstoffschirms einer Farbkathodenstrahlröhre sei angenommen, daß eine Lichtquelleneinheit so angeordnet ist, daß sie einem lichtempfindlichen Element gegenüberliegt, das auf der Innenfläche einer Platte gebildet ist, um den Leuchtstoffschirm zu bilden, und Lichtstrahlen emittiert, um auf dem lichtempfindlichen Element, das den Leuchtstoffschirm bildet, ein den Aperturen einer Lochmaske entsprechendes Muster zu drucken. Ein korrigierendes optisches Element ist zwischen der Lichtquelleneinheit und der Lochmaske angeordnet. Das korrigierende optische Element weist eine geneigte flache oder gekrümmte Oberfläche auf, und dessen Dicke ist in der Durchlaßrichtung von Lichtstrahlen nicht gleichmäßig, die von der Lichtquelleneinheit in Richtung auf das lichtempfindliche Element emittiert werden, das den Leuchtstoffschirm bildet. Das korrigierende optische Element wird durch eine Antriebseinheit angetrieben, um sich um den optischen Weg der Lichtstrahlen als die zentrale Achse zu drehen, wobei diese von der Lichtquelleneinheit in Richtung auf das lichtempfindliche Element emittiert werden, das den Leuchtstoffschirm bildet.
Das korrigierende optische Element weist eine Form mit einer geneigten gekrümmten Oberfläche auf, die auf der Basis des Verhältnisses der Hauptachse zur Nebenachse des nicht korrigierten Musters entsprechend der Apertur der Lochmaske eingestellt ist, das auf dem lichtempfind lichen Element gedruckt werden soll, das den Leuchtstoffschirm bildet, wobei das nicht korrigierte Muster gebildet wird, wenn das Belichtungsgerät kein korrigierendes Element aufweist.
Wie oben beschrieben wurde, ist das korrigierende optische Element, das eine geneigte flache oder gekrümmte Oberfläche aufweist und dessen Dicke in der Durchlaßrichtung der Lichtstrahlen nicht gleichmäßig ist, die von der Lichtquelleneinheit in Richtung auf das lichtempfindliche Element emittiert werden, das auf der Innenfläche der Platte gebildet ist, um den Leuchtstoffschirm zu bilden, zwischen der Lichtquelleneinheit und der Lochmaske angeordnet. Das korrigierende optische Element wird durch die Antriebseinheit angetrieben, um sich um die optische Achse der Lichtstrahlen als die zentrale Achse zu drehen, wobei diese von der Lichtquelleneinheit in Richtung auf das lichtempfindliche Element emittiert werden, das den Leuchtstoffschirm bildet. In diesem Belichtungsgerät ändert sich der geometrische Ort der Lichtstrahlen, die von der Lichtquelleneinheit emittiert werden und die das lichtempfindliche Element, das den Leuchtstoffschirm bildet, durch eine beliebige Apertur der Lochmaske erreichen, gemäß einer Änderung in der Brechung, die durch eine Änderung in der Dicke oder durch eine gekrümmte Oberfläche des sich drehenden korrigierenden optischen Elements erzeugt wird, so daß die Lichtstrahlen unter verschiedenen Winkeln auf die Apertur der Lochmaske einfallen. Da sich das korrigierende optische Element dreht, wird als Folge das Muster der Aperturen der Lochmaske, das auf das lichtempfindliche Element projiziert wird, das den Leuchtstoffschirm bildet, gedreht, so daß ein Muster entsprechend der Apertur der Lochmaske, das auf dem lichtempfindlichen Element, das den Leuchtstoffschirm bildet, gedruckt werden soll, im wesentlichen echte Kreise bilden kann.
Wenn das korrigierende optische Element so geschaffen ist, daß es eine geneigte gekrümmte Oberfläche aufweist, die auf der Basis des Verhältnisses der Hauptachse zur Nebenachse des nicht korrigierten Musters entsprechend der Apertur der Lochmaske eingestellt ist, das auf dem lichtempfindlichen Element, das den Leuchtstoffschirm bildet, gedruckt werden soll, kann das Muster entsprechend den Aperturen der Lochmaske, das auf dem lichtempfindlichen Element, das den Leuchtstoffschirm bildet, gedruckt werden soll, genauer eingestellt werden, um echte Kreise zu formen.
EP-A-0 646 940 offenbart ein Belichtungsgerät, das ein korrigierendes optisches Element mit einem gestuften Profil aufweist. Dieses Dokument fällt in die durch Artikel 54(3) EPC definierte Zeitraum.
Diese Erfindung kann vollständiger aus der folgenden ausführlichen Beschreibung verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird, in denen:
Fig. 1 eine Schnittansicht ist, die die Struktur einer Farbkathodenstrahlröhre schematisch zeigt;
Fig. 2A und 2B eine Drauf- bzw. Schnittansicht eines Leuchtstoffschirms mit punktartigen Leuchtstoffschichten sind;
Fig. 3A und 3B eine Drauf- bzw. Schnittansicht eines Leuchtstoffschirms sind, in dem punktartige Leuchtstoffschichten in den Matrixlöchern einer lichtabsorbierenden Schicht vom Schwarzmatrixtyp vergraben sind;
Fig. 4A bis 4 G Schnittansichten sind, die die jeweiligen Herstellungsschritte zeigen, um ein Verfahren zum Bilden eines Leuchtstoffschirms zu erklären, in welchem punktartige Leuchtstoffschichten in den Matrixlöchern einer lichtabsorbierenden Schicht vom Schwarzmatrixtyp vergraben sind;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht ist, die die Struktur eines herkömmlichen Belichtungsgeräts zeigt, das einen Leuchtstoffschirm durch Belichten eines lichtempfindlichen Elements auf der Frontplatte einer Farbkathodenstrahlröhre bildet;
Fig. 6 eine Schnittansicht ist, die die Struktur eines Belichtungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, das einen Leuchtstoffschirm durch Belichten eines lichtempfindlichen Elements auf der Stirnplatte einer Farbkathodenstrahlröhre bildet;
Fig. 7 eine Ansicht zum Erläutern einer Änderung in dem geometrischen Ort eines durch ein korrigierendes optisches Element des in Fig. 6 gezeigten Belichtungsgeräts durchgehenden Lichtstrahls ist;
Fig. 8 ein Diagramm zum Erläutern einer Bewegung des Musters einer Apertur einer Lochmaske ist, das auf ein auf der Innenfläche der Platte gebildetes lichtempfindliches Element in dem in Fig. 6 gezeigten Belichtungsgerät projiziert wird, um einen Leuchtstoffschirm zu bilden;
Fig. 9 ein Diagramm zum Erläutern eines geometrischen Ortes ist, der durch das Muster der Apertur der Lochmaske geschaffen wird, das auf das auf der Innenfläche der Platte gebildete lichtempfindliche Element in dem in Fig. 6 gezeigten Belichtungsgerät projiziert wird, um den Leuchtstoffschirm zu bilden; und
Fig. 10 eine Schnittansicht ist, die einen Teil des korrigierenden optischen Elements mit einer geneigten gekrümmten Oberfläche in dem in Fig. 6 gezeigten Belichtungsgerät darstellt.
Belichtungsgeräte gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 6 zeigt ein Belichtungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Tragtisch 17 zum Positionieren und Tragen einer Platte 2 ist für dieses Belichtungsgerät vorgesehen, und eine Lichtquelle 18 zum Erzeugen eines belichtenden Lichtstrahls ist unter dem Tragtisch 17 angeordnet. Ein optisches Linsensystem 20 mit einer Korrekturlinse und dergleichen ist zwischen der Lichtquelleneinheit 18 und der Platte 2 angeordnet. Ein Lichtstrahl 19, der durch die Lichtquelleneinheit 18 in Richtung auf das lichtempfindliche Element 26 emittiert wird, das auf der Innenfläche der durch den Tragtisch 17 positionierten und getragenen Platte 2 gebildet ist, um einen Leuchtstoffschirm zu bilden, wird durch das optische Linsensystem 20 geführt, um den geometrischen Ort eines durch die Elektronenkanone einer Farbkathodenstrahlröhre emittierten Elektronenstrahls anzunähern. Ein Korrekturfilter 21, das die Verteilung der Intensität von Licht auf der Innenfläche der Platte 2 korrigiert, die durch den Tragtisch 17 positioniert und getragen wird, ist zwischen der Lichtquelleneinheit 18 und der Platte 2 angeordnet. Die Lichtquelleneinheit 18 weist als ihre Lichtquelle 22 eine Bogenquecksilberlampe vom geraden Röhrentyp und an einer entfernten Position oberhalb der Lichtquelle 22 eine lichtabschirmende Platte 24 auf, in der ein Schlitz 23 vorgesehen ist, dessen Breitenrichtung mit der Richtung der Röhrenachse der Bogenquecksilberlampe ausgerichtet ist.
In diesem Belichtungsgerät ist überdies ein korrigierendes optisches Element 30 zwischen der Lichtquelle 22 und einer auf der durch den Tragtisch 17 positionierten und getragenen Platte 2 angebrachten Lochmaske 1, vorzugsweise zwischen der Lichtquelle 22 und dem optischen Linsensystem 20 angeordnet. Die durch die Lichtquelleneinheit 18 in Richtung auf die lichtabschirmende Platte 24 emittierten Lichtstrahlen 19 gehen durch das korrigierende optische Element 30. Das korrigierende optische Element 30 ist aus einem transparenten Brechungsmaterial zu einem Prisma mit einer geneigten flachen Oberfläche ausgebildet, wobei sich dessen Dicke in der Durchlaßrichtung, d. h. dessen Plattendicke ändert. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, weist dieses korrigierende optische Element 30 eine flache Einfallsoberfläche 30A auf, auf der der Lichtstrahl von der Lichtquelle einfällt, und eine flache Austrittsoberfläche 30B auf, die bezüglich der Einfallsoberfläche 30A geneigt ist. Ein Winkel zwischen den Einfalls- und Ausfallsoberflächen 30A, 30B ist auf der Basis des Verhältnisses der Hauptachse zur Nebenachse eines nicht korrigierten Musters bestimmt, das der Apertur der Lochmaske entspricht, wobei das nicht korrigierte Muster gebildet wird, wenn kein korrigierendes optisches Element 30 verwendet wird. Das korrigierende optische Element 30 wird durch eine Antriebs- oder Dreheinheit 27 um eine optische Achse 28 der Lichtstrahlen 19, die von der Licht quelleneinheit 18 in Richtung auf das lichtempfindliche Element 26, das den Leuchtstoffschirm bildet, emittiert werden, als der Drehachse angetrieben und dreht sich mit einer vorbestimmten Drehfrequenz, wie durch einen Pfeil in Fig. 6 angezeigt ist. Die optische Achse 28 als die Drehachse fällt mit der zentralen Achse der Platte 2 zusammen. In dem in Fig. 7 gezeigten optischen System ist das korrigierende optische Element 30 so angeordnet, daß die optische Achse 28 im wesentlichen senkrecht zur Einfallsoberfläche 30A verläuft. In dieser Ausführungsform kann die Lichtquelleneinheit 18 durch die Dreheinheit 27 gedreht werden. In dem Fall wird auch das korrigierende optische Element 30 durch die Dreheinheit 27 gemäß der Drehung der Lichtquelleneinheit 18 gedreht.
Auf diese Weise ist das korrigierende optische Element 30 mit der geneigten flachen Oberfläche 30B zwischen der Lichtquelle 22 und der Lochmaske 1 angeordnet, die auf der Platte 2 angebracht ist, und das korrigierende optische Element 30 wird um die optische Achse 28 der von der Lichtquelleneinheit 18 emittierten Lichtstrahlen 19 als der Drehachse gedreht. In Fig. 7 wird angenommen, daß die Lichtquelle 22 eine Punktlichtquelle ist. Fig. 7 zeigt die Ortskurven der Lichtstrahlen, die erhalten werden, wenn das korrigierende optische Element 30 an einer bestimmten Position angeordnet und aus dieser bestimmten Position um 180º gedreht ist. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, breiten sich die Lichtstrahlen 19, die das lichtempfindliche Element 26, das den Leuchtstoffschirm bildet, durch eine beliebige Apertur 10 in der Lochmaske 1 erreichen, entlang einem geometrischen Ort 32a aus, der durch eine durchgezogene Linie angezeigt ist, wenn diese durch einen dünnen Teil des korrigierenden optischen Elements 30 durchgehen, und einem unterschiedlichen Ort 32b, der durch eine alternierend lang und kurz gestrichelte Linie angezeigt ist, wenn diese durch einen dicken Teil des korrigierenden optischen Elements 30 durchgehen. Genauer gesagt fallen, wie in Fig. 7 gezeigt ist, die Lichtstrahlen zum Belichten eines bestimmten Aperturmusters der Lochmaske auf die Einfallsoberfläche 30A an verschiedenen Einfallsstellen gemäß den Drehwinkeln des korrigierenden optischen Elements 30 ein, werden durch die Einfallsoberfläche 30A gebrochen, um mit verschiedenen optischen Weglängen durch das optische Element durchzugehen, werden an verschiedenen Austrittsstellen auf der Austrittsoberfläche 30B gebrochen und werden in Richtung auf die beliebige eine Apertur 10 der Lochmaske 1 in verschiedenen Richtungen gerichtet. Als Folge wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist, das Aperturmuster 33 der Lochmaske, das auf das lichtempfindliche Element 26 projiziert wird, das den Leuchtstoffschirm bildet, in der Strahlungsrichtung der Platte 2, d. h. in der diagonalen Richtung der Platte, verschoben, so daß die Lichtstrahlen ein Muster 33a bilden, wenn die Lichtstrahlen durch den dünnen Teil des korrigierenden optischen Elements 30 durchgehen, und die Lichtstrahlen ein Muster 33b bilden, wenn die Lichtstrahlen durch den dicken Teil des korrigierenden optischen Elements 30 durchgehen. Die Bewegung des Aperturmusters 33 der Lochmaske, das auf das lichtempfindliche Element projiziert wird, das den Leuchtstoffschirm bildet, ändert sich im Laufe der Zeit gemäß der Drehung des korrigierenden optischen Elements 30. Während einer Drehung des korrigierenden optischen Elements 30 bildet eine Linie 34, die die Apertur der Lochmaske und die Mitte der Lichtquelle 22 verbindet, einen im wesentlichen elliptischen geometrischen Ort 36, der die Innenfläche der Platte 2 schneidet und einen. Punkt 35 als die Mitte und die Strahlungsrichtung der Platte 2 als die Hauptachse aufweist, wie in Fig. 9 gezeigt ist.
In einem Belichtungsprozeß werden Bilder der Lichtquelle 22 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs durch Drehen des korrigierenden optischen Elements 30 bewegt, so daß Belichtungsintensitätsverteilungen der durch die Aperturen der Lochmaske durchgehenden Lichtstrahlen auf den jeweiligen Punkten auf der Platte mit einer Belichtungszeit des Leuchtstoffschirms eingestellt werden können. Somit können Bilder der Aperturen auf dem lichtempfindlichen Element belichtet werden, um Matrixlöcher mit jeweils im wesentlichen kreisförmiger Form zu bilden, oh ne daß irgendeine komplizierte elliptische Bewegung damit einhergeht oder irgendein Schlitz mit komplizierter Konfiguration verwendet wird.
Das Verhältnis der Hauptachse zur Nebenachse der elliptischen Ortskurve 36, die auf dem lichtempfindlichen Element gebildet wird, das den Leuchtstoffschirm bildet, kann durch Ändern des Neigungswinkels der geneigten flachen Oberfläche 30B des korrigierenden optischen Elements 30 bezüglich der Einfallsoberfläche 30A eingestellt werden. Wenn der Neigungswinkel der geneigten flachen Oberfläche 30B des korrigierenden optischen Elements 30 daher entsprechend eingestellt wird, kann das Muster entsprechend der Apertur der Lochmaske, das auf dem lichtempfindlichen Element, das den Leuchtstoffschirm bildet, gedruckt werden soll, ohne elliptisches Drehen oder Neigen der Dreheinheit 27 in eine Form nahe einem echten Kreis gebildet werden. Der Auftreffspielraum des Elektronenstrahls auf dem Leuchtstoffschirm, in welchem punktartige dreifarbige Leuchtstoffschichten gebildet oder die dreifarbigen Leuchtstoffschichten in den Matrixlöchern einer lichtabsorbierenden Schicht vom Schwarzmatrixtyp gebildet sind, kann groß eingestellt werden, wodurch eine Farbkathodenstrahlröhre gebildet wird, deren Farbreinheit leicht eingestellt werden kann. In diesem Belichtungsgerät kann die Lichtquelleneinheit um die optische Achse gedreht werden oder kann fixiert sein.
Ein Belichtungsgerät gemäß einer anderen Ausführungsform wird beschrieben.
Fig. 10 zeigt ein korrigierendes optisches Element 30 als einen Hauptbestandteil des Belichtungsgeräts gemäß dieser anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung dieses Belichtungsgeräts ist im wesentlichen die gleiche wie die des in Fig. 6 gezeigten Belichtungsgeräts, und deren ausführliche Beschreibung wird weggelassen.
Im Gegensatz zum korrigierenden optischen Element mit der geneigten flachen Oberfläche 30B der obigen Ausführungsform bildet in dem korrigierenden optischen Element 30 dieser Ausführungsform seine Austrittsoberfläche 30B eine geneigte gekrümmte Oberfläche mit verschiedenen optischen Weglängen in Abhängigkeit von den Durchlaßrichtungen der von der Lichtquelleneinheit emittierten Lichtstrahlen. Genauer gesagt bildet die Austrittsoberfläche 30B des korrigierenden optischen Elements 30 eine gekrümmte Oberfläche. Die geneigte gekrümmte Oberfläche 30B ist auf der Basis des Verhältnisses der Hauptachse zur Nebenachse eines nicht korrigierten Musters entsprechend einer Apertur einer Lochmaske bestimmt, das durch ein Belichtungsgerät, das kein herkömmliches korrigierendes optisches Element aufweist, auf einem lichtempfindlichen Element gedruckt werden soll, das auf der Innenfläche einer Platte gebildet ist, um einen Leuchtstoffschirm zu bilden. Die geneigte gekrümmte Oberfläche 30B ist so eingestellt, daß das Master der Apertur der Lochmaske, das auf das lichtempfindliche Element projiziert wird, das den Leuchtstoffschirm bildet, eine optimale Ortskurve auf einer Stelle auf der Innenfläche der Platte bildet.
In einem Belichtungsgerät, in dem das korrigierende optische Element 30 mit dieser geneigten gekrümmten Oberfläche 30B oberhalb der Lichtquelleneinheit angeordnet ist und um eine optische Achse 28 der Lichtstrahlen als die Drehachse gedreht wird, wobei diese von der Lichtquelleneinheit in Richtung auf das lichtempfindliche Element, das auf der Innenfläche der Platte gebildet ist, emittiert werden, um den Leuchtstoffschirm zu schaffen, kann das Muster entsprechend der Apertur der Lochmaske, das auf dem lichtempfindlichen Element, das den Leuchtstoffschirm bildet, gedruckt werden soll, genauer als in einem korrigierenden optischen Element mit einer flachen geneigten Oberfläche über die gesamte Innenfläche der Platte gesteuert werden. Somit kann der Auftreffspielraum des Elektronenstrahls groß eingestellt werden, wodurch eine Farbkathodenstrahlröhre gebildet wird, deren Farbreinheit leicht eingestellt werden kann.
Die Austrittsoberfläche 30B des korrigierenden optischen Elements 30 ist mit einer gekrümmten Oberfläche ausgebildet, die in einer Richtung geneigt ist. Wenn die Austrittsoberfläche 30B mit einer gekrümmten Oberfläche gebildet ist, die auch in einer zu dieser Richtung senkrechten Richtung geneigt ist, so daß es das Muster entsprechend der Apertur der Lochmaske geeignet steuert, kann das Muster entsprechend der Apertur der Lochmaske, das auf dem lichtempfindlichen Element gedruckt werden soll, das den Leuchtstoffschirm bildet, eingestellt werden, um verschiedene Ortskurven zu nehmen.
In dieser Ausführungsform weist das korrigierende optische Element eine geneigte flache oder gekrümmte Oberfläche auf, die verschiedene optische Wege einer Transmission für die von der Lichtquelleneinheit emittierten Lichtstrahlen aufweist. Diese geneigte Oberfläche kann jedoch beliebig mit einer Kombination einer flachen Oberfläche und einer gekrümmten Oberfläche gebildet werden. Außerdem kann die Lichtquelleneinheit um die optische Achse gedreht werden oder kann fixiert sein.
In einem Belichtungsgerät zum Bilden eines Leuchtstoffschirms einer Farbkathodenstrahlröhre sei angenommen, daß ein korrigierendes optisches Element zwischen einer Lichtquelleneinheit und einer Lochmaske angeordnet ist. Die Lichtquelleneinheit ist so angeordnet, daß sie einem lichtempfindlichen Element gegenüberliegt, das den Leuchtstoffschirm bildet, und emittiert Lichtstrahlen, um auf dem lichtempfindlichen Element, das auf der Innenfläche einer Platte zum Bilden des Leuchtstoffschirms gebildet ist, ein Muster entsprechend der Apertur der Lochmaske zu drucken. Das korrigierende optische Element weist eine geneigte flache oder gekrümmte Oberfläche auf, so daß dessen Dicke in der Durchlaßrichtung des Lichtstrahls nicht gleichmäßig ist, der von der Lichtquelleneinheit in Richtung auf das lichtempfindliche Element emittiert wird, das den Leuchtstoffschirm bildet. Das korrigierende optische Element wird durch eine Antriebseinheit angetrieben, um sich um den optischen Weg des Lichtstrahls als die zentrale Achse zu drehen, der von der Lichtquelleneinheit in Richtung auf das lichtempfindliche Element emittiert wird, das den Leuchtstoffschirm bildet. Der geometrische Ort des Lichtstrahls, der von der Lichtquelle emittiert wird und das lichtempfindliche Element, das den Leuchtstoffschirm bildet, durch eine beliebige Apertur der Lochmaske erreicht, ändert sich dann gemäß einer Änderung in der Dicke des sich drehenden korrigierenden optischen Elements, so daß der Lichtstrahl unter verschiedenen Winkeln auf die Apertur der Lochmaske einfällt. Während sich das korrigierende optische Element dreht, bewegt sich folglich scheinbar das Muster der Apertur der Lochmaske, das auf das lichtempfindliche Element projiziert wird, das den Leuchtstoffschirm bildet, so daß ein Muster entsprechend der Apertur der Lochmaske, das auf dem lichtempfindlichen Element, das den Leuchtstoffschirm bildet, gedruckt werden soll, nahe einem echten Kreis gebildet werden kann. Der Auftreffspielraum des Elektronenstrahls kann somit groß eingestellt werden, wodurch eine Farbkathodenstrahlröhre geschaffen wird, deren Farbreinheit leicht eingestellt werden kann.
Wenn das korrigierende optische Element eine geneigte gekrümmte Oberfläche 30B aufweist, die auf der Basis des Verhältnisses der Hauptachse zur Nebenachse des nicht korrigierten Musters entsprechend der Apertur der Lochmaske eingestellt ist, das ohne Verwenden eines korrigierenden optischen Elements auf dem lichtempfindlichen Element gedruckt werden soll, das den Leuchtstoffschirm bildet, kann das Muster entsprechend der Apertur der Lochmaske, das auf dem lichtempfindlichen Element, das den Leuchtstoffschirm bildet, gedruckt werden soll, genauer gesteuert werden, um einen echten Kreis zu bilden. Somit kann der Auftreffspielraum des Elektronenstrahls groß eingestellt werden, wodurch eine Farbkathodenstrahlröhre geschaffen wird, deren Farbreinheit einfach eingestellt werden kann.
Falls eine geneigte flache Oberfläche mit variierender Dicke oder eine geneigte gekrümmte Oberfläche eines korrigierenden optischen Elements so konstruiert ist, daß sie einem Verhältnis zwischen einer Nebenachse und einer Hauptachse eines jeweiligen Matrixlochs in der Innenfläche einer Platte entspricht, kann ein jeweiliges Matrixloch mit echter Kreisform ohne Rücksicht auf das Muster einer Lichtquelle zur Belichtungszeit geschaffen werden. Das heißt, eine solche Steuerung kann auf irgendeine geeignete Weise durch das Konstruieren einer spezifischen Linsenoberfläche ohne Rücksicht auf ein beliebiges Muster erreicht werden, das die Lichtquelle liefert.

Claims

1. Belichtungsgerät zum Belichten einer auf einer Innenfläche einer Platte einer Farbkathodenstrahlröhre als Schicht aufgebrachten lichtempfindlichen Schicht (26) mit einem Muster, das Aperturen einer in der Platte angebrachten Lochmaske (1) entspricht, wodurch ein Leuchtstoffschirm gebildet wird, mit:

einer Einrichtung (17) zum Halten der Platte (2) der Farbkathodenstrahlröhre; und

einer Lichtquelleneinheit (22, 24) zum Emittieren von Lichtstrahlen, die so angeordnet ist, daß sie einer lichtempfindlichen Schicht. (26) auf der Innenfläche der Platte (2) gegenüberliegt, und ein einer Apertur der Lochmaske (1) entsprechendes Muster druckt; und

ferner mit:

einem optischen System (20, 21, 30), das ein korrigierendes optisches Element (30) enthält, das zwischen der Lichtquelleneinheit (22, 24) und der Lochmaske (1) angeordnet ist und durch das die von der Lichtquelleneinheit (22, 24) emittierten Lichtstrahlen zur lichtempfindlichen Schicht (26) gelangen, so daß sie die Ortskurve eines durch die Elektronenkanone einer Farb-CRT emittierten Elektronenstrahls approximieren, wobei das korrigierende optische Element (30) eine Einfallsoberfläche, auf die die Lichtstrahlen einfallen, und eine Austrittsoberfläche aufweist, aus der die Lichtstrahlen austreten, und die Austrittsoberfläche so angeordnet ist, daß sie bezüglich der Einfallsoberfläche geneigt ist, so daß Lichtstrahlen, die an verschiedenen Einfallsstellen auf der Einfallsoberfläche einfallen, mit verschiedenen optischen Weglängen durch das korrigierende optische Element (30) durchgehen und aus der Austrittsoberfläche austreten; und

einer Antriebseinheit (27) zum Drehen des korrigierenden optischen Elements (30) um einen optischen Weg der von der Lichtquelleneinheit (22, 24) zur lichtempfindlichen Schicht (26) emittierten Lichtstrahlen als eine zentrale Achse.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsoberfläche des korrigierenden optischen Elements (30) in eine ebene Oberfläche mit einem Neigungswinkel geformt ist, der auf der Grundlage eines Verhältnisses einer Hauptachse zu einer Nebenachse eines der Apertur der Lochmaske (1) entsprechenden Musters festgelegt ist, das auf ein lichtempfindliches Element (26) gedruckt werden soll, wenn im optischen System (20, 21, 30) kein korrigierendes optisches Element (30) angeordnet ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsoberfläche des korrigierenden optischen Elements (30) in eine geneigte gebogene Oberfläche geformt ist, die auf der Grundlage eines Verhältnisses einer Hauptachse zu einer Nebenachse eines der Apertur der Lochmaske (1) entsprechenden Musters festgelegt ist, das auf ein lichtempfindliches Element (26) gedruckt werden soll, wenn in dem optischen System (20, 21, 30) kein korrigierendes optisches Element (30) angeordnet ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelleneinheit (22, 24) eine senkrecht zur optischen Achse verlaufende langgestreckte Lichtquelle (22, 24) zum Emittieren von Lichtstrahlen und einen langgestreckten Schlitz zum Begrenzen eines Durchgangs der von der langgestreckten Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen enthält.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (20, 21, 30) ein Projektionslinsensystem (20) zum Projizieren der von der Lichtquelle (22, 24) zur lichtempfindlichen Schicht (26) emittierten Lichtstrahlen entlang der vorbestimmten Ortskurve und ein Filter (21) zum Korrigieren einer Intensitätsverteilung von Lichtstrahlen auf der lichtempfindlichen Schicht (26) enthält.