Пристрій для фотоекспонування екрану кольорової електронно-променевої трубки

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электровакуумным приборам, и может быть использовано в производстве цветных электронно-лучевых тр убок (ЦЭЛТ). Известно устройство для фотоэкспонирования экрана ЦЭЛТ, содержащее корпус с площадкой и упорами фиксации положения экрана, протяженный источник света и механизм колебания источника света, содержащий электродвигатель с редуктором [1]. В известном устройстве источник света перемещается в направлении рядов щелей теневой маски относительно экранно-масочного узла (ЭМУ), т.е. в направлении малой оси ЦЭЛТ. Это перемещение управляется · электрическим сигналом, зависящим от световой энергии, излучаемой источником света. Взаимное перемещение источника света и ЭМУ устраняет "сужение" полос люминофоров или матричного покрытия на экране ЦЭЛТ. Однако, использование известных устройств не обеспечивает точности размеров и конфигурации полос люминофора и матрицы. Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является устройство экспонирования экрана ЦЭЛТ, содержащее корпус с площадкой и упорами для фиксации положения экрана, диафрагму с отверстием, протяженный источник света, корректирующую линзу, све тофильтр и механизм колебания источника света с электродвигателем и редуктором. Для качания протяженного в сторону малой оси экрана источника света используется рычажный механизм [2]. В известном устройстве фотоэкспонирования практически исключается "сужение" матричных и люминофорных полос экрана благодаря качанию источника света в плоскости, проходящей через ось источника света и малую ось экрана и изменению длины источника света посредством диафрагмы. При этом стабильная освещенность вдоль малой оси экрана обеспечивается путем изменения мощности источника света. Выравнивание освещенности в направлении, перпендикулярном оси протяженного источника света (вдоль большой оси экрана), обеспечивается светофильтром, размещаемым между источником света и экраном. Светофильтры необходимо корректировать каждый раз при замене источника света. Ширину источника света при экспонировании определяет ширина светящегося тела источника света, которая не подлежит регулировке. Размеры и конфигурация люминофорных и матричных элементов экрана обусловлены многими факторами: освещенностью экрана, составом люминофорной суспензии, размерами светящегося тела источника света, технологией нанесения суспензии и проявления, что не позволяет обеспечить стабильность размеров и конфигурации элементов экрана. В основу изобретения поставлена задача улучшения светотехнических параметров ЦЭЛТ путем повышения точности размеров и четкости границ матричных и люминофорных элементов экрана. Поставленная задача решается тем, что в устройстве фотоэкспонирования экранов ЦЭЛТ, содержащем корпус с площадкой и упорами для фиксации положении экрана, диафрагму с отверстием, выполненным в виде щели, последовательно размещенные светофильтр, корректирующую линзу и протяженный источник света, установленный в механизме колебания источника света, снабженном электродвигателем и редуктором, согласно изобретению, источник света ориентирован параллельно щели диафрагмы, установленной между источником света и корректирующей линзой. При этом механизм колебания источника света снабжен кривошипом, установленным на оси электродвигателя с редуктором, и шатуном, соединяющим кривошип с рычагом, шарнирно соединенным с корпусом. Механизм колебания источника света выполнен с возможностью качания рычага в плоскости, перпендикулярной оси щели диафрагмы, а кривошип и шатун выполнены с регулируемой длиной. В предлагаемом устройстве щель в диафрагме своими кромками определяет точные размеры (главное ширину) оптического источника света и его четкие границы. Это позволяет получать полосы матричного и люминофорных покрытий заданной ширины и с четкими краями. Колебания источника света с помощью предложенного механизма позволяет выравнивать количество освещенности по площади экрана в направлении, перпендикулярном рядам щелей маски, т.е. вдоль большой оси экрана, за счет уменьшения скорости движения источника света при экспонировании удаленных (от центральной оси) и менее освещенных зон экрана. Регулирование относительной скорости движения источника света при экспонировании зон экрана от центральной (осевой) до краевых осуществляют п утем изменения длин кривошипа и шатуна. На фиг. 1 схематически представлено фотоэкспонирования экранов ЦЭЛТ; на фиг. 2 в увеличенном масштабе показан фрагмент теневой маски ЦЭЛТ, иллюстрирующий направление колебания источника света; на фиг. 3 показан один из вариантов кинематической схемы механизма качания источника света; на фиг.4 даны ( ) графики изменения освещенности по полю экрана cos5 b и мгновенной скорости движения источника света при его колебании (cos w) ; на фиг. 5 показан другой вариант кинематической схемы механизма качания источника света. Устройство фотоэкспонирования содержит корпус 1 с площадкой и упорами для фиксации положения экрана 2 с установленной в нем теневой маской 3. Внутри корпуса 1 размещены протяженный источник света 4, диафрагма 5 со щелью шириной "В", корректирующая линза 6, светофильтр 7 и механизм колебания источника света 4, 8 и 9 - траектории колебания источника света 4, соответствующие двум вариантам кинематической схемы механизма колебания. Ширина "В" щели в диафрагме 5 определяет ширину оптического источника света при экспонировании. Ширина "В" выполнена регулируемой и устанавливается, исходя из требуемых условий экспонирования. Чем меньше ширина оптического источника света (в данном случае - щели), тем меньше область полутени при проектировании отверстий маски 3 на экран 2 и обеспечивается большая точность ширины и четкость краев получаемых матричных и люминофорных полос экрана. Уменьшение ширины "В" щели уменьшает и освещенность экрана, это требует увеличения времени экспонирования. Поэтому ширину "В" щели выбирают из конкретных условий: требуемых размеров матричных и люминофорных элементов экрана, характеристик люминофорных суспензий и други х условий. Приведенный на фиг. 2 фрагмент теневой маски 3 поясняет направление колебания источника света 4 в плоскости, перпендикулярной оси щели, оси источника света 4 и рядам щелей (или отверстий) маски 3. В соответствии с фиг. 3, где приведена схема одного из вариантов механизма колебания источника света, источника света 4 закреплен на конце рычага 10, шарнирно установленного на корпусе 1. Кривошип 11, установленный на валу электродвигателя с редуктором, соединен с рычагом 10 посредством шатуна 12. При вращении кривошипа 11 источник света 4 совершает колебательные движения по траектории 8. Скорость движения источника света 4 в любой момент времени (определяемый углом b между направлением светового луча и осью устройства) пропорциональна косинусу угла (w) поворота кривошипа 11, если для приближенного расчета (при малом угле качания рычага 10) принять траекторию 8 движения источника 4 в виде прямой линии, параллельной плоскости диафрагмы 5. Если для упрощения расчета не учитывать диаметр светящегося тела источника света 4 и ширину "В" щели, то время экспонирования любой точки экрана 2 будет обратно пропорционально скорости движения источника света 4. Поэтому, изменяя длину кривошипа 11 и шатуна 12, можно изменять увеличение времени экспонирования экрана 2 в зависимости от угла " b " по отношению к времени экспонирования центральной зоны экрана, где b = 0 . Если принять, что экран 2 - плоский, то зависимость освещенности " e" экрана 2 от угла определяется формулой: e = e o × cos 5 b , где e o - освещенность центра экрана 2. Таким образом, время экспонирования любой точки экрана 2 (в соответствии с приведенной на to фиг. 3 кинематической схемой качания источника света 4) определяется выражением: t = , где to - время cos w экспонирования центра экрана 2. Количество освещенности (произведение освещенности на время экспонирования) для любого угла " b " определится выражением: e × t = e o × t o × cos5 b . В результате для равных cos w условий экспонирования центра и края, когда e × t = e o × t o , получим: cos w = cos5 b (1) Для данной на фиг. 3 кинематической схемы легко получить выражение, связывающее углы b и w : æ ö 2 2 ç sinw L - 1 + L - cos 2 w ÷ (2), ç ÷ ç ÷ r2 r2 è ø где R - длина рычага, r - радиус кривошипа, R1 - длина рычага от оси качания до оси шарнирного соединения с шатуном, L - длина шатуна, lo - расстояние от оси источника света до плоскости диафрагмы со щелью при b = 0 . Приняв для b = 30 ° условие (1) и задавая размеры механизма колебания: R=150 мм, R1=150 мм, lo=20 мм, L=120 мм, с помощью выражения (2) получим r=12,64 мм. Задавая эти размеры и ряд значений одного из углов w или b , по выражению (2) вычисляют tgb = R ×r lo × R1 соответствующие значения другого угла. Затем при условии (1) для угла b = 30 ° строят графики sin5 b и cos w , каждый из которых характеризует условие экспонирования: требуемое ( cos 5 b на фиг. 4), определяемое освещенностью экрана и обеспечиваемое механизмом колебания источника света, т.е. скоростью движения источника света (cos w) , количество освещенности. Из приведенных графиков (фиг. 4) видно, что предложенный механизм колебания обеспечивает достаточно близкие условия экспонирования по всему полю экрана и в этом случае можно отказаться от использования в установке фотоэкспонирования корректрующего свето фильтра. При действительных значениях диаметра светящегося тела источника света 4, ширины "В" щели диафрагмы 5 и траектории 8 колебания источника света 4 (окружность, а не прямая линия) приведенный идеализированный расчет может быть принят лишь в качестве иллюстрации принципа регулировки механизма колебания источника света 4: для увеличения количества освещенности на краях экрана 2 при фотоэкспонировании следует уменьшать длину кривошипа 11 в механизме колебания. В реальных усло виях при кинематической схеме механизма колебания, приведенной на фиг. 3 (траектория 8 колебания источника света 4), его регулировка может оказаться недостаточной для полного выравнивания условий экспонирования краевой и центральной зон экрана 2. Этот недостаток устраняется, если использовать второй вариант кинематической схемы механизма колебания источника света 4, приведенной на фиг. 5. На фиг. 5 траектория 9 колебания источника света 4 позволяет расширить пределы регулировки, т.е. увеличить освещенность краевых зон экрана 2 за счет приближения легочника света 4 к щели. Для экспериментальной проверки эффективности предлагаемого устройства была оборудована установка для фотоэкспонирования экранов кинескопов типа 16ЛК9Ц. Установка имеет следующие конструктивные размеры: длина рычага механизма колебания источника света - 150 мм (R), длима рычага от оси качания до оси шарнирного соединения с шатуном- 100 мм (R1), длина шатуна (L) - 120 мм, расстояние от оси источника света до плоскости диафрагмы со щелью - 20 мм (lο), длина кривошипа регулируемая, т.е. радиус (r) кривошипа лежит в пределах от 0 до 20 мм, пределы регулировки длины шатуна DL = ±10 мм , ширина щели - 1,1 мм, угол отклонения электронного луча по диагонали - 70°, угол отклонения по горизонтали (2 b) - 60°. В экспериментальной установке использовали трубчатую лампу ДРТ-1000. Установка оборудована механизмом колебания источника света по кинематической схеме, данной на фиг. 3. На установке получены экраны с четкими границами люминофорных полос без "утонений" по всей длине. Экраны использованы для изготовления опытных образцов кинескопов типа 16ЛК9Ц. Использование предлагаемого изобретения позволило обеспечить получение матричных и люминофорных полос экрана заданной ширины с четкими краями, что обеспечило улучшение светотехнических параметров кинескопов - яркости и однородности цветности свечения экрана, и повысить процент выхода годных экранов на операции экранирования.