CN1044733A - 彩色阴极射线管的曝光装置 - Google Patents

Abstract

一种彩色阴极射线管的曝光装置，该射线管有一单一的面板，其内表面上有一荧光屏，曝光装置包括：具有用来发射紫外光的初始光源的光源装置，一基座，用以支撑带有分为一组子区的感光层以形成荧光屏的面板，一组发射照射光使对应的子区曝光的二次光源，用来使二次光源的位置移位的移动装置，以及，用来把从光源装置出射的一部分紫外光均等地分配到各二次光源的光分配器。

Description

本发明涉及一种用于生产阴极射线管荧光屏的曝光装置，特别是涉及一种用于生产多颈彩色阴极射线管的荧光屏的曝光装置。

近年来，多颈彩色阴极射线管已被提出用作大屏幕、高亮度和高分辨率的彩色显像管，例如，美国专利No.4，714，856揭示了一种阴极射线管，它包括在单独一块玻璃盘的内表面上形成的荧光屏和安装在颈部内12支电子枪组件，按照这一电子枪组件，荧光屏有12个有效区域用于重现图像，每一电子枪组件发射三条电子束，轰击在荧光屏上相应的有效区域上形成的红、绿、蓝荧光条，偏转线圈分别位于各漏斗部外面，这些漏斗部把各颈部连接至荧光屏盘状部。

在该阴极射线管工作期间，因为各偏转线圈的作用，从各个电子枪组件射出的电子束分别扫描对应的有效区域，这样，能够在大荧光屏上完整地重现高亮度和高分辨率的图像。

为了形成这种大尺寸的荧光屏，可以考虑采用如图1所示的曝光装置，即，由原来用来形成通常尺寸如20英寸或以下的荧光屏的曝光装置放大而成的曝光装置。该曝光装置1包括一个分为单元2a、2b、2c和2d的壳体2，一组光源3a、3b、3c和3d如水银灯或氙灯，用来分别照射与荧光屏有效区域对应的预定范围。校正透镜4a、4b、4c和4d以及光强校正滤波器5a、5b、5c和5d位于光源3a、3b    3c和3d之上以校正曝光。在装置1的顶部，放着一个荧光屏玻璃盘6，其内表面上形成一感光层7以形成红、绿、蓝荧光条和位于荧光条之间的光吸收条，阴罩8位于盘6之内。

当图1中的装置用于形成多颈显像管的大尺寸荧光屏时会出现许多问题，主要有，因为长期使所有光源的强度保持不变是不容易的，所以难以按尺寸和间距均匀地形成荧光条和光吸收条。而且，由于相邻光源之间的距离很小，光源的冷却系统和移动系统的机构非常复杂，并要求十分精确。

在日本实用新型说明书No.51-30462中，揭示了一种形成荧光屏上光吸收条涂层的曝光装置，该装置包括一个光源，如水银灯，以及三根光导体，各由一组光学纤维组成，用来传输来自光源的光线，光导体的入口捆扎成束并置于光源附近以接收来自光源的光线，光导体的出口分别位于预定的位置。

采用这种装置，由于只通过一次曝光来形成光吸收条，曝光的时间可以减少，但是，由于从灯发出的光线强度在略微偏移光强最大的中心点时就显著下降，所以，从各出口射出的光照度数是不同的，结果，不能均匀地形成光吸收条。

本发明的一个目的是提出一种能够均匀地形成大尺寸彩色阴极射线管荧光屏的曝光装置。

本发明能提供一种用于彩色阴极射线管的曝光装置，这种射线管有单一的一块面板，其内表面有一荧光屏，曝光装置则包括具有用来发射紫外光的初始光源的光源装置，具有一个基座以支撑内表面上形成具有多个子区的感光层以构成荧光屏的面板的曝光器，一组发射照射光以使感光层的对应子区曝光的二次光源，用于将每一第二光源移至预定位置的移动装置，以及，用于均匀地分配一部分由光源装置射出的紫外光给二次光源的光分配器。

根据本发明，由于光分配器的作用，相等强度的紫外光被传送到二次光源，所以，从各个二次光源发出的所有用于曝光的光束几乎具有同样的光强，结果，均匀地形成大尺寸的荧光屏。

下面参照附图叙述本发明，仅作举例用的一些实施例，其中：

图1是一种传统的曝光装置的剖视图，

图2是彩色阴极射线管的横截面图，该射线管具有用按照本发明的曝光装置形成的大尺寸荧光屏，

图3表明图2中阴罩的立体图，

图4是按照本发明最佳实施例的一种曝光装置的横截面图，

图5是盘状部的横截面图，用来说明图4中曝光装置的工作情形，

图6表明图4中光分配元件的侧视图，

图7表明图4中二次光源的横截面图，

图8表明按照本发明另一个实施例的曝光装置的横截面图，

图9是图8中光导体一端的平面图，

图10A、10B和10C是图8中光导体另一端的平面图，

图11表明捆扎成束的光导体的一个入口的平面图，

图12表明按照本发明又一个实施例的曝光装置的一部分的侧视图。

下面参照附图说明本发明的最佳实施例。

图2表明一种彩色阴极射线管，它具有用按照本发明这一最佳实施例的曝光装置形成的大尺寸荧光屏。在图2中，阴极射线管20包括单独一个盘状部21，其内表面上形成一荧光屏22，该荧光屏22包括许多条水平延伸的荧光条用来发出红、绿和蓝光，以及夹在这些荧光条之间的光吸收条，荧光屏22分为十六个扫描子区22a、22b、22c和22d，垂直方向四个扫描子区，水平方向四个扫描子区。对应于子区22a、22b、22c和22d，十六支电子枪23a、23b、23c和23d分别位于十六个颈部24a、24b、24c和24d。每一电子枪23a、23b、23c和23d发射三条电子束25a、25b、25c和25d轰击对应的扫描子区22a、22b、22c和22d中的荧光条，发出红、绿和蓝光，在附图中，三条电子束仅由一条电子束简略地表示。颈部24a、24b、24c和24d经一漏斗部26连接到盘状部21，十六个偏转线圈27a、27b、27c和27d装在漏斗部26的外面，分别使电子束25a、25b、25c和25d产生偏转，在子区22a、22b、22c和22d上进行扫描。

在盘状部21中，用穿过阴罩框架29固定一组面板脚（未画出）的方法来安置阴罩28，使荧光屏22与阴罩28之间有一预定距离。如图3所示，阴罩28有十六个有效区域28a、28b、28c……和28p，这些区域上有许多小孔以通过电子束25a、25b、25c和25d，阴罩28还有非作用部分30，该部分不带小孔，用来隔开有效区域28a、28b、28c……和28p。有效区域28a、28b、28c……和28p分别对应于扫描子区22a、22b、22c和22d，非作用部分30防止电子束轰击邻近的扫描子区。

管子20工作时，由电子枪23a、23b、23c和23d发射的电子束25a、25b、25c和25d分别围绕偏转中心31a、31b、31c和31d偏转，以扫描整个扫描子区22a、22b、22c和22d，这样，电子束25a、25b、25c和25d的偏转在扫描子区22a、22b、22c和22d上所重现的单元图像，以合成的形式，在荧光屏22上重现出大尺寸的图像。

用于形成上述荧光屏的曝光装置40如图4所示。按照本发明的曝光装置40有一曝光器41，一个用来发射紫外光的光源装置42，以及用来把来自光源装置42的紫外光相等地分配至曝光器41的光分配器43。

曝光器41有一上方敞开的矩形盒状框架44，该框44内的空间由格栅状的分隔板46分成十六个格子，格子45a、45b、45c和45d对应于所要形成荧光屏的扫描子区22a、22b、22c和22d。在格子45a、45b、45c和45d中，分别放着二次光源47a、47b、47c和47d、校正透镜48a、48b、48c和48d以及光量校正滤波器49a、49b、49c和49d，以构成曝光单元。二次光源47a、47b、47c和47d安装在移位台50a、50b、50c和50d上，以便在水平方向（图4中的左、右方向）移动位置。

在框架44的顶部，设置了用来安装盘状部21的支撑板51，板51上有对应于格子45a、45b、45c和45d的十六个开孔，在盘状部21的内表面，形成一层用来制作荧光屏的感光层52，感光层52有十六个曝光子区52a、52b、52c和52d，由二次光源47a、47b、47c和47d发射的紫外光曝光。具有有效区域28a、28b、28c和28d以及非作用部分30的阴罩28由各个穿过阴罩架29的面板脚固定在盘状部21中，如前所述。

遮光板53按与分隔板46同样的格栅状设置在支撑板51上，把盘状部21内的空间分成与曝光子区52a、52b、52c和52d相对应的十六个区域，遮光板53消除曝光期间来自相邻的二次光源的紫外光的不希望有的相互影响。即，在图2的彩色阴极射线管中，阴罩28具有用来挡住不希望有的电子束通过的非作用部分30，以便使电子束所重现的图像（光栅）不致于彼此重迭，即使在电子束的扫描超过预定的扫描子区时也是如此。

在感光层52曝光时，上述非作用部分在某种程度上阻挡了从二次光源47a、47b、47c和47d来的光线到达相邻的曝光子区52a、52b、52c和52d，可是，这种不希望有的光线不能完全被非作用部分单独挡住，所以，要使感光层52很好地曝光，遮光板53是必需的，换句话说，如图5所示，遮光板53能够完全遮挡由点划线所示的不希望有的光线，这样，由于遮光板53和非作用部分的作用，防止了曝光时的光线互相干扰，从而对应于扫描子区的曝光子区能由二次光源的光线很好地曝光。

在该实施例中，所有遮光板53延伸到阴罩28表面与遮光板顶端之间的距离为5mm为止，这样，遮光板53的高度由于阴罩表面是曲面而彼此不同。

光源装置42包括一个遮光盒54，一个初始光源55，例如输出功率1KW的空气冷却的超高压水银灯，它放在遮光盒54内，用来发射波长为365nm的紫外光，光源装置42还包括一个用来使初始光源55发出的光线会聚的聚焦透镜系统56。

如图6所示，光分配器43包括一个由透明玻璃如石英制造的光散射棒57，以及多根光导体58，例如光学纤维。一束紫外光通过聚焦透镜系统56后落在棒57的入射端57a，棒57的输出端57b与用来传送棒57中传送过来的紫外光的光导体58的一端59成光学耦合，光导体58的另一端分为多个分支58a、58b、……58h和58i，用来均等地分配来自输出端57b的一部分紫外光，分支58a、58b、……58h和58i的数量对应于曝光子区的数目，换句话说，在本实施例中光导体58分为十六条分支。例如，光导体58包括1600条光学纤维，这些纤维在一端扎成直径为20mm的一束，用来与输出端57b相连接，在本实施例中，这些纤维分为16分束。

在光分配器43中，投射在入射端57a的紫外光在散射棒57中传输时通过在其边界上的全部反射而在该散射棒57中均匀地散布，结果，从输出端57b射出的紫外光有着均匀的光强，所以，强度均匀的紫外光分配到每一分支58a、58b……58i。分支58a、58b……58i的末端支承在二次光源47a、47b、47c和47d中。

二次光源47a包括一个支柱47a1，用来固定分支47a的另一端，如图7所示，该支柱固定于移动台50a上。二次光源47a还包括一个壳体47a2，用来调整来自分支58a另一端的曝光光线的扩散角的聚焦透镜系统47a3、以及具有直径为1mm的针孔47a5的开孔板47a4。

二次光源47a射出扩散角为90°的光线，这样，可以使感光层52上直径约40mm的一个圆形区域曝光。应当注意的是，在曝光时要调整二次光源47a的位置，以使光线从对应于扫描子区（或曝光子区）偏转中心的位置出射。换句话说，针孔板47a5应当位于与偏转中心相对应的位置。

在曝光期间，由初始光源55出射的紫外光投射到入射端57a上，光线在散射棒57中传输，散布在整个棒57中。在输出端57b，光束被均匀地分开，在分支58a、58b……58i中传输。光线从二次光源47a、47b、47c和47d中辐射出去使曝光子区52a、52b、52c和52d曝光。从初始光源55发出的紫外光有着陡峭的强度分布，由于是经过散射棒57和光导体58的传输后分配到二次光源47a、47b、47c和47d，所以从二次光源出射的光的强度是均匀的，从而能够形成均匀的荧光屏。

下面参照图8、9和10说明另一个实施例，图8中与图4中相同的部分用与图4中相同的编号。

图8中的曝光装置100有一曝光器41，一个光源装置110，以及一个用来把来自光源装置100的紫外光均等地分配到曝光器41的光分配器12。

曝光器41有着上方敞开的矩形盒状框架44，框架44中的空间被分隔板46分成十六个格子45a、45b、45c和45d，格子45a、45b、45c和45d对应于感光层52的曝光子区52a、52b、52c和52d。在格子45a、45b、45c和45d中，分别放入二次光源47a、47b、47c和47d、校正透镜48a、48b、48c和48d，以及光量校正滤波器49a、49b、49c和49d来构成曝光单元，二次光源47a、47b、47c和47d由移位台50a、50b、50c和50d支承。

在框架44顶端，设置了用来安装盘状部21的支撑板51。盘状部21在其内表面上有一感光层52，在盘状部21中，用穿过阴罩框架29的支脚安装阴罩28。感光层52有十六个要曝光的子区52a、52b、52c和52d，阴罩28有十六个带小孔的有效区域28a、28b、28c和28d。

在支撑板51上设置了遮光板53，用来消除曝光期间不希望有的光线之间的干扰。

光源装置110包括一个遮光盒111，一个初始光源112，它在遮光盒111内，用来发射紫外光，以及，包括一个聚焦透镜系统113，用来使来自初始光源112的光线会聚。对于光源112，可以采用例如发射波长为365nm的紫外光、输出功率为1KW的空气冷却超高压水银灯。

光分配器120由一组光导体121组成，如某种光学纤维。光导体121一端扎成一束以形成入口122，通过聚焦透镜系统113的紫外光束投射在它的上面。光导体121的另一端分成十六股，构成分支123a、123b……123k，分支123a、123b……123k的每一端由相应的二次光源47a、47b、47c和47d的支柱固定。

因为从分支123a、123b、……123k射出的紫外光作为曝光所用的光线，同时使曝光子区52a、52b、52c和52d曝光以形成荧光屏，所以，有必要使所有用于曝光的光线具有实际上同样的光强以形成均匀的荧光屏。但是，与前一个实施例的光分配器相比，因为这里的光分配器120没有散射棒，投射到每一光导体121的紫外光的光强由于初始光源112的陡峭的光强分布，在光导体121捆扎端的中心与光导体周围之间有很大不同，所以，如果光导体121的另一端分成多股来形成分支而不对从分支末端射出的光线的强度均化作任何考虑的话，将难以使各曝光子区均匀地曝光。

所以，光导体121的另一端随机地分成股来形成分支123a、123b、……123k，结果，从各分支射出的光线强度就成为相等的。即，把图9中编号为121的21根光导体中有同样标号a、b、c的光导体彼此结合，这样，光导体121被随机地分为三股，如图10A、10B和10C所示。例如，1600根光学纤维在一端扎成一束，并随机分成16个分支。然而，投射在光导体121入口122上的曝光光束的光强度有可能因聚焦透镜系统113的影响而不均匀，在这种情况下，16条分支的每一支由图11所示位于入口122区域A、B和C的纤维中选出的光学纤维的另一端组成，更确切地说，一端位于区域A中的光学纤维随机地分成16股X，一端位于区域B和C中的光学纤维也分别随机地分成16股Y和Z，最后，把X、Y和Z相结合形成16条分支，结果，从这些分支出射的光线的强度变得相等了。区域A、B和C的大小取决于投射在入口122上的曝光光线的强度分布。

如图12所示，当照射在感光层上光线强度不足时，可以采用两组以上光源单元200，每一单元200包括一个光源装置201，一个光分束器202和光导体203。光导体203的一端扎在一起，并与光分束器202形成光学耦合，光导体203的另一端分成预定数目的分支204a、204b和204c。分支204a、204b和204c的末端205a、205b和205c组合在一起。

在本发明的曝光装置中，可以用具有不同反射率的半透镜以及棱镜来使从光源装置出射的紫外光分束。

而且，可以用具有聚焦作用的凹面反射镜来代替光源装置中的聚焦透镜。

在实施例中，有遮光板53置于支撑板51上，可是，也可以把其它遮光装置放在校正透镜、光量校正滤波器或二次光源附近。

而且，在某种情形下，当来自二次光源的照射光（紫外光）有着非常显著的方向性，在相邻区域中的照射光的干扰可被忽略时，遮光板等遮光物可以不必使用。

校正透镜和光量校正滤波器可组合为一个，聚焦透镜系统和开孔板则置于二次光源中。

因为二次光源中的聚焦透镜系统是用来增加照射光的有效宽度的，凹透镜或多种透镜的组合可用作聚焦透镜系统。

如果从二次光源出射的照射光的直径（或光学物点）足够小时，二次光源中的开孔板在许多实际应用中并不是必需的。

Claims (7)

1、一种用于彩色阴极射线管的曝光装置，这种射线管有单一的一块面板，其内表面上有一荧光屏，该曝光装置包括：具有用来发射紫外光的初始光源的光源装置，具有一个基座以支撑其内表面上形成一层用来构成荧光屏的感光层的面板的曝光器，

所述的曝光器的特征在于：进一步包括一组发射使感光层的对应子区曝光的照射光的二次光源，用于将每一二次光源移至预定位置的移动装置，以及，位于光源装置与二次光源之间、用于把由光源装置出射的一部分紫外光均等地分配给二次光源的光分配器。

2、如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，光分配器包括，用于向其出口扩散和传输投射在其入口的紫外光的光散射装置，用来把来自光散射装置的紫外光的一部分传输至二次光源的光传输装置。

3、如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，光散射装置包括一根透明棒，光传输装置包括一组光学纤维，其一端捆扎成束并与透明棒的一端成光学耦合，另一端分成预定的股数并与二次光源成光学耦合。

4、如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，光分配器包括一组光学纤维，其一端捆扎成束并与光源装置成光学耦合，另一端随机结合以形成预定数目的股数并与二次光源成光学耦合。

5、如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，曝光器进一步包括用于防止从相邻的二次光源出射的紫外光互相干扰的遮光物。

6、如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，各二次光源分别置于对应于所要形成的荧光屏子区的偏转中心的位置。

7、如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，各二次光源分别包括用于调整由二次光源出射的照射光的扩散角的校正装置。

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