專利名稱：具有改進的陰罩的彩色顯示管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種彩色顯示管，它包括一個電子槍、具有屏幕的一個顯示窗及具有陰罩的一個色彩選擇電極，陰罩布置在電子槍和屏幕之間，具有一個電子槍側和一個屏幕側的陰罩上布置有由孔構成的圖案，至少處于電子槍側的孔具有象熔穴一樣的形狀，在陰罩的電子槍側具有一個反向散射系數較高的覆層，而在陰罩的屏幕側具有一個反向散射系數較低的覆層。
本發(fā)明還涉及一種陰罩和在這種彩色顯示管中應用的一個色彩選擇電極。
本發(fā)明還涉及一種在所述彩色顯示管的色彩選擇電極中應用的一種陰罩的制造方法。
在日本專利申請JP62-123635所披露內容的開始段中描述了一種彩色顯示管。根據該申請的彩色顯示管具有一個陰罩，該陰罩包括在其電子槍側由重金屬或重金屬氧化物構成的一個覆層及在其屏幕側由無機材料制作的一個覆層。該陰罩的制造方法即為如下所述將包含有水玻璃和精制Bi2O3粉末的液態(tài)溶液的混合液體噴射到陰罩的電子槍側，水玻璃是一種無機材料，而Bi2O3是一種重金屬氧化物。該混合液體的表面張力使Bi2O3保持在其噴射的側面上，而毛細作用則可保證水玻璃流到陰罩的屏幕側。
但是，根據JP62-123635的陰罩具有下述的缺點即所述孔的壁上也覆蓋了包含重金屬的覆層。射擊到孔壁上的電子產生散射，而這些電子中的一部分將到達屏幕。它們沖擊的熒光物質發(fā)出偏離光線，這樣就消弱了對比性能而破壞了整個畫面的質量。
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有改進的陰罩的彩色顯示管，所述陰罩可克服上述的缺陷而使彩色顯示管具有改進的畫面質量。
根據本發(fā)明，該目的是通過這樣一個彩色顯示管來實現(xiàn)的，該彩色顯示管的特征在于在陰罩電子槍側上的具有高電子反向散射系數的覆層不覆蓋孔的熔穴。
本發(fā)明是基于這樣的認識，即當陰罩的電子槍側上的覆層只在表面上存在而不在熔穴形孔的壁上存在時，電子就可在該表面上而不是在熔穴形孔的壁上進行高度散射。通常情況下，陰罩中的孔是通過光化學蝕刻處理得到的，該處理過程對于熔穴形孔來說是常用的。
在該內容中，高電子反向散射系數最小為0.35，這就意味著所產生的電子的35％被反射。較低的電子反向散射系數小于0.20。復合的反向散射系數是通過將各個元素的散射系數加權其在復合物中的質量百分比進行平均計算而得到的。參見H.Niedrig，“薄膜中的電子反向散射”(應用物理期刊53(4)，1982年4月)。一方面，當將孔中的電子散射保持在較低水平時可改進畫面質量、更具體地說是對比性能。在熔穴形孔的壁上散射的至少一部分電子將到達屏幕上的熒光元素而在所述孔的附近區(qū)域中產生偏離光線，所述電子是從所述孔處進行定向的。另一方面，為阻止由于受到電子沖擊而使陰罩變熱，使陰罩電子槍側具有整體較高的反向散射系數是很重要的。陰罩溫度的升高會使它產生變形而導致電子束位置不正，出現(xiàn)了通常稱為隆起的現(xiàn)象。因此，由于畫面的色彩不純而使畫面質量降低。通過利用具有高反向散射系數的材料只覆蓋電子槍側的陰罩表面且不覆蓋熔穴形孔的壁就可得到很好的畫面質量即在隆起和對比性能之間的一種折衷情況。
在一個優(yōu)選實施例中，電子槍側的覆層包含重金屬或重金屬氧化物，該重金屬的原子量Z最少為70。
陰罩電子槍側上的重金屬或重金屬氧化物的覆層可滿足在隆起和對比性能之間進行良好折衷的需要，這是因為由于重金屬具有較高的原子量而使其具有較高的反向散射系數。
在另一優(yōu)選實施例中，屏幕側的覆層包括一種輕金屬或輕金屬的氧化物，輕金屬的原子量Z不超過20。通過在陰罩的屏幕側上施加包含輕金屬或輕金屬氧化物的覆層還可進一步提高對比性能。這種覆層具有較強的電子吸收性能，因此，這樣就可明顯減少由屏幕反射的電子附近區(qū)域中的偏離線。
在另一個實施例中，電子槍側的高散射覆層包括由Bi2O3、WO3、WC組形成的材料。
在實際應用中，已發(fā)現(xiàn)這些材料產生了良好的效果，并且優(yōu)選使用Bi2O3。
在另一個實施例中，在屏幕側進行稍微反向散射的覆層包括由Al2O3、SiO2、BN組形成的材料。在實際應用中，已發(fā)現(xiàn)這些材料可產生良好的效果；優(yōu)選使用Al2O3。
在另一個實施例中，在陰罩電子槍側的孔的熔穴覆蓋有布置在陰罩屏幕側上的覆層。當陰罩電子槍側的熔穴壁也噴覆與陰罩屏幕側相同的材料時，就減少了由這些壁所散射的電子的數目，由于來自孔壁的電子很少能到達屏幕上的熒光物質，這樣就減少了偏離光線的數量，從而提高了對比性能。
此外，本發(fā)明涉及在這種彩色顯示管中應用的一種陰罩。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在這種彩色顯示管中應用的陰罩的制造方法。由金屬片形成的陰罩的制造方法的特征在于所述方法包括如下步驟即利用重金屬層覆蓋金屬片，然后，將孔的圖案施加到所述金屬片上。在已覆蓋用于制造陰罩的材料情況下—即在制作孔的圖案之前利用重金屬覆層至少覆蓋將成為電子槍側的一側，此時可清楚地認識到該覆層不施加到孔的熔穴上。在這種方式中可得到只在陰罩的電子槍側的表面上具有高電子反向散射系數的一個陰罩以改進隆起，而熔穴形孔的壁上不噴覆這種覆層對對比度性能有益。
在一個優(yōu)選實施例中，這種方法的特征在于重金屬層是通過蒸發(fā)、噴濺或電化學鍍覆的方式施加的。在施加重金屬層的多種可能的方式中選擇蒸發(fā)、噴濺或電化學鍍覆，這是因為它們可使所得到的覆層的厚度均勻。這一點是很重要的，因為當利用標準的處理工藝形成孔的圖案時，在其他的特征中，重金屬層的厚度決定著孔尺寸的均勻度。
在另一個實施例中，孔的圖案是通過電化學蝕刻工藝來實現(xiàn)的。對于在陰罩上形成孔的圖案來說，電化學蝕刻工藝是一種良好的標準處理工藝。
在另一個實施例中，所述方法的特征在于重金屬層中包含鎢(W)。
利用鎢(W)的優(yōu)勢在于它具有較高的熔點。在進行施加孔的圖案的處理之后，通常情況下，在約700℃的溫度下對陰罩進行退火，為了使陰罩形成為所需要的彎曲形狀，因此，該溫度是必須的。這就要求重金屬覆層的熔點高于退火溫度。
在另一個實施例中，所述方法的特征在于所述層包含厚度約為0.5μm的鎢。
從H.Nirdrig的“薄膜中的電子反向散射”(應用物理期刊53(4)，1982年4月)中可得到當重金屬層的厚度大于0.5μm時，其反向散射系數不再增大。
在該方法的另一個實施例中，陰罩的屏幕側覆蓋有一個具有較低反向散射系數的層，該層最好是從由Al2O3、SiO2、BN形成的材料中選取的。為了減少可到達屏幕且能產生不想要的偏離光線的反射電子的數目，通過在陰罩的屏幕側施加具有較低電子反射系數的覆層來改進對比性能，特別是彩色顯示管的短距離對比度。
參考將在下文中描述的實施例可明確本發(fā)明的這些和其他方面的特征。
在附圖中

圖1所示為根據本發(fā)明的一個彩色顯示管的剖視圖；圖2所示為陰罩的一小部分的剖視圖；圖3所示為指示三個不同電子偏離路徑的彩色顯示管的剖視圖；圖4A-4D所示為制造根據本發(fā)明的陰罩的不同階段的例子。
圖1中所示的彩色顯示管1包括一個真空的玻璃罩2，玻璃罩2具有顯示窗3、漏斗形部分4和頸部5。在顯示窗3的內部可布置一個屏幕6，屏幕6具有由可發(fā)出不同顏色(例如，紅色和藍色)的熒光物質組成的如線性或點式圖案。熒光物質的圖案由電子槍10產生的三個電子束7、8和9來激發(fā)。在它們射往屏幕的路途上，電子束7、8和9在偏轉單元11的作用下產生偏轉以保證電子束7、8和9對稱性的掃描屏幕6。在電子射到屏幕6之前，它們穿過一個色彩選擇電極12。色彩選擇電極12包括一個陰罩13，陰罩13是真正的色彩選擇部分，它攔截電子束，這樣，電子就只射到適當色彩的熒光物質上。陰罩13可以是一個具有圓形或較長孔的罩子或是一個線罩。此外，色彩選擇電極12包括用于支撐陰罩的支架14。色彩選擇電極12相對于顯示窗3的懸吊方式與本發(fā)明的內容無關。作為一個例子，圖1所示的支撐系統(tǒng)稱為拐角支撐。支架14布置有拐角部分16及與拐角部分相連的隔膜件15。通過與拐角部分16相配合的支撐元件19就可利用支撐元件17將色彩選擇部分12懸吊在顯示窗3上，支撐元件17固定在顯示窗3的拐角區(qū)域18的直角邊緣上。
圖2顯示了陰罩13的一小部分的剖視圖。該圖顯示了陰罩13的中心處的詳細情況且足以說明本發(fā)明的內容。在圖2中，陰罩13具有一個電子槍側20和一個屏幕側21，所述孔由參考符號22指示而陰罩材料由參考符號23指示。在陰罩的生產過程的一種技術狀態(tài)中，孔的圖案是通過在經照相處理之后再經蝕刻處理而形成的。通常情況下，蝕刻處理決定了熔穴形的孔。由于在陰罩13的兩側上施加了感光層，且是從兩側對陰罩13進行蝕刻的，這樣通過壁24、25就得到了特殊的雙熔穴形狀的孔。電子槍側20和屏幕側21的蝕刻區(qū)的交點27決定了陰罩13對電子束28的傳輸情況?？?2的形狀與具有屏幕6的彩色顯示管的形狀基本相同，屏幕6具有點式結構或條帶式結構。彩色顯示管1雖然具有孔型陰罩13，但孔22的垂直尺寸明顯大于其水平尺寸。在孔徑柵型陰罩13中，只有孔的水平截面重要。應注意到水平和垂直通常分別是指線的方向和支架的方向。
圖3顯示了三個不同的電子反射路徑。由電子槍10產生的電子束7、8和9部分受到陰罩13的攔截。沖擊陰罩13的金屬的電子的一部分被反射入錐形空間40中。在經多次反射之后，來自內磁屏蔽39的電子可到達屏幕6而在一定的路徑中形成偏離光線，所述偏離光線在整個屏幕6上基本均勻分布。在圖3中該路徑由A來代表。
由B所代表的第二個過程是由穿過陰罩13且由屏幕6反射的電子引起的。在陰罩13和屏幕6之間進行一次或多次反射后，這些電子就可到達屏幕6而由熒光物質吸收，然后也形成偏離光線。過程C描述了由陰罩13的孔22的壁反射的電子，這些電子也將到達屏幕上不同位置中的熒光物質而產生偏離光線。這些過程之間的基本差別是偏離光線形成的距離不同。過程A使偏離光線經過整個屏幕6，而過程B和C使偏離光線處于主電子束位置附近區(qū)域中，主電子束為由未受到任何反射而到達屏幕且沖擊屏幕6的電子形成的電子束。這三種過程將偏離光線大致等分入熒光物質的三種顏色中而使偏離光線帶有白色。這種偏離光線對彩色顯示管1的畫面質量是有害的，因為它消弱了對比性能。對比度是由亮白區(qū)域上的彩色顯示管1產生的光線的量與來自黑色無電流區(qū)域的光線的量的比率決定的。偏離光線除了影響對比度之外，它還對彩色重現(xiàn)有害，因為將亮白色光線添加到主色彩上就減小了彩色色域。
由于由過程A產生的偏離光線分配的整個屏幕上，它也影響整個屏幕的對比度，為此原因，就將其作為長距離對比度。過程B和C只影響沖擊屏幕的主電子所處位置的附近區(qū)域，因此，這些過程就影響短距離對比度。
可認識到可通過考慮由陰罩13吸收全部電子來優(yōu)化對比性能。在這種情況下，不存在進行二次反射的電子且不產生偏離光線。但是，這種選擇具有一個嚴重的缺陷。如果沖擊陰罩13的金屬的所有電子均被捕獲，陰罩13的溫度將升高而會導致陰罩13產生變形。這種變形會產生一種現(xiàn)象即通常稱為隆起的現(xiàn)象而使電子束在屏幕上不能對準位置。這樣，將使彩色顯示管1上的畫面退色。
為此原因，通常需要在隆起性能和彩色顯示管1的對比性能之間選擇一種折衷情況。
通常情況下，當短距離對比性能良好時，觀眾就可欣賞彩色顯示管1的畫面。為達到該目的，希望在陰罩13上具有與過程B和C相關的低數量的電子反射，并需要與過程A相關的一定數量的反射以得到彩色顯示管1的良好隆起性能。
該目的可通過在電子槍側20為陰罩13提供包括重金屬或重金屬氧化物的覆層就可實現(xiàn)。所述重金屬，特指那些原子量超過70的重金屬，它們具有較高的電子反向散射系數，這樣就使陰罩的溫度低于沒有該覆層時的溫度。彩色顯示管1的隆起性能可通過該措施來改進。在實際應用中，已證明氧化鉍(Bi2O3)覆層非常有效且可廣泛適用以實現(xiàn)該目的。為此目的而可在陰罩13的電子槍側應用的其他材料為氧化鎢(WO3)或碳化鎢(WC)。
為在過程B和C中實現(xiàn)較低的電子散射，需要為陰罩13在屏幕側21和孔22的壁24、25處提供具有較低原子量Z的一個覆層。在實際應用中，已發(fā)現(xiàn)可產生良好效果的材料是從包括如氧化鋁(Al2O3)、氧化硅(SiO2)和氮化硼(BN)的組中選取的，此外，也可利用碳化物。在目前的彩色顯示管中優(yōu)選施加氧化鋁(Al2O3)層。
由于過程C與在孔22的壁24、25處反射的電子相關，可清楚認識到施加到陰罩13的電子槍側20處的覆層應不覆蓋孔22的壁25，即在電子槍側的熔穴應沒有包含重金屬或其氧化物的覆層。
應用在彩色顯示管1中的本發(fā)明的陰罩13可利用不同的方法來制造。下面根據圖4所顯示的內容而將以非限制性例子的形式對陰罩13的一種制造方法進行描述。
圖4A顯示了起始情況即利用金屬片43來作為陰罩13的基本材料時的情況。對于akoca罩來說，所述的金屬可為鐵，而對于膨脹系數遠低于鐵陰罩的一種不脹鋼或類似不脹鋼的罩來說，可利用鎳鐵合金。圖4B顯示了金屬片43覆蓋一層重金屬如鎢的情況。然后，按照與目前的光化學蝕刻處理工藝相似的方式將孔的圖案施加到具有重金屬層44的金屬片43上。為具有良好的隆起性能，陰罩13的電子槍側20具有較高的電子反向散射系數是很重要的。因此，至少陰罩13的電子槍側20應覆蓋重金屬層44。由于孔22的圖案是在施加重金屬層44后形成的，因此，陰罩13中的熔穴形孔22的壁24、25沒有重金屬覆層。在該處理步驟之后就得到如圖4C所示的陰罩13。應注意到與圖2中的數字符號相比較，該圖中的數字符號顯示了陰罩13的詳細情況。這對于彩色顯示管1的短距離對比性能來說是很有優(yōu)勢的，因為在孔22的壁24、25反射的且到達主電子束7、8、9附近的屏幕6的電子數目很少，主電子束7、8和9在所述位置處沖擊屏幕6。在圖4B中，只是在陰罩的電子槍側20顯示了重金屬層44。但該內容并不是限制性的。也可在陰罩13的兩側均施加重金屬層44。相對于蝕刻處理工藝來說，該過程具有優(yōu)勢，它消除了陰罩13的一種可能的雙金屬作用。
在金屬片中蝕刻出孔22的圖案之后，在減少的空氣的環(huán)境中以約850℃的溫度對仍平坦的陰罩13進行退火。該處理過程使陰罩13的拉延處理變地容易。該溫度限制了所應用的重金屬的數目，例如，熔點為3400℃的鎢比較適用，而熔點分別為271℃和327℃的鉍和鉛就不適于在退火處理前施用，因為它們將在該過程中熔化。
在退火處理之后，在需要一個彎曲陰罩的情況下，將陰罩13拉延以得到所需的形狀。通常情況下，在該拉延處理之后進行黑化處理，其中，在約為500-650℃的溫度下使陰罩氧化。在陰罩未被覆蓋的情況下，將鐵氧化而形成一層黑色的氧化鐵(Fe3O4)。對于具有鎢(W)層的陰罩來說，在黑化的過程中形成WO3。Fe3O4和WO3的反向散射系數分別為0.22和0.40(參見H.Nirdrig的“薄膜中的反向電子散射”(應用物理期刊53(4)，1982年4月))。這樣就清楚地顯示出通過為陰罩13提供鎢層可提高它的反向散射性能。
該覆層還增大了陰罩13的發(fā)射率而使其溫度降低并因此而產生了較好的隆起性能。
還可通過為陰罩13的屏幕側21且最好也為陰罩13中的孔22的壁24、25提供覆層45來提高對比性能，參見圖4D，覆層45具有較低的電子反向散射系數，它可以是例如Al2O3、SiO2或BN。可通過噴射或電泳處理來施加由這些材料形成的覆層。后面所述的這一工藝處理過程已在美國專利US6,008,571中進行了披露。
概括地說，在彩色顯示管1中，陰罩13用作為色彩選擇元件。由電子槍10發(fā)射的大部分電子均由陰罩13攔截。這些電子可由陰罩13吸收或將它們反射。如果這些電子被吸收，陰罩13將被加熱而使陰罩13變形，從而在電子束7、8和9沖擊熒光屏6時將使它們產生位置不正而在彩色顯示管1上產生不純的色彩。這種現(xiàn)象稱為隆起。如果電子被反射，由于被反射的電子在完全不同的位置處沖擊熒光屏6而產生偏離光線，從而消弱對比性能。隆起和對比性能對于彩色顯示管1的質量來說都是很重要的。但是，問題在于為使隆起性能最優(yōu)就應反射所有電子，而為使對比性能最優(yōu)就應由陰罩13吸收所有電子。本發(fā)明為該問題提供的解決方案在于只在陰罩13的電子槍側20的表面上噴涂具有高反向散射系數的重金屬或重金屬氧化物，該重金屬或重金屬氧化物對隆起具有良好的影響。優(yōu)選的情況為陰罩13的屏幕側21和孔22的壁24、25均噴涂一個具有低反向散射系數的覆層以提高電子束7、8和9位置附近區(qū)域中的對比度。從視覺的角度來考慮這樣就在對比性能和隆起性能即彩色顯示管1的色彩純度之間達到了非常好的折衷效果。
權利要求
1.一種彩色顯示管(1)，包括電子槍(10)、具有屏幕(6)的顯示窗(3)和具有一個陰罩(13)的色彩選擇電極(12)，陰罩(13)布置在電子槍(10)和屏幕(6)之間，具有一個電子槍側(20)和一個屏幕側(21)的陰罩(13)上布置有孔(22)形成的圖案，至少在電子槍側(20)處的孔(22)為熔穴形，在陰罩(13)的電子槍側(20)上布置有具有高電子反向散射系數的一個覆層，而在其屏幕側(21)上布置有具有低電子反向散射系數的一個覆層，其特征在于在陰罩(13)的電子槍側(20)上的具有高電子反向散射系數的覆層不覆蓋孔(22)的熔穴。
2.根據權利要求1所述的彩色顯示管(1)，其特征在于在電子槍側(20)上的覆層包括重金屬或重金屬氧化物，重金屬的原子量Z至少為70。
3.根據權利要求1或2所述的彩色顯示管(1)，其特征在于屏幕側(21)上的覆層包括輕金屬或輕金屬氧化物，輕金屬的原子量Z不超過20。
4.根據權利要求2所述的彩色顯示管(1)，其特征在于電子槍側(20)上的覆層包括由Bi2O3、WO3、WC組形成的材料。
5.根據權利要求3所述的彩色顯示管(1)，其特征在于屏幕側(21)上的覆層包括由Al2O3、SiO2、BN組形成的材料。
6.根據權利要求1、2、3、4或5所述的彩色顯示管(1)，其特征在于陰罩(13)的電子槍側(20)上的孔(22)的熔穴覆蓋布置在陰罩(13)的屏幕側(21)上的覆層。
7.在根據權利要求1-6所述的彩色顯示管(1)中所用的一種陰罩(13)。
8.一種在彩色顯示管(1)中應用的且具有一個電子槍側(20)和一個屏幕側(21)的陰罩(13)的制造方法，陰罩(13)由金屬片(43)形成，其特征在于所述方法包括如下步驟利用一個重金屬層(44)覆蓋金屬片(43)，然后，將孔(22)的圖案施加到所述金屬片(43)上。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于重金屬層(44)至少施加在陰罩(13)的電子槍側(20)上。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其特征在于通過蒸發(fā)、噴濺或電化學鍍覆的方式施加所述重金屬層(44)。
11.根據權利要求8、9或10所述的方法，其特征在于利用電化學蝕刻工藝施加孔(22)的圖案。
12.根據權利要求8、9、10或11所述的方法，其特征在于重金屬層(44)包含有鎢(W)。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于所述重金屬層包括的鎢的厚度約為0.5μm。
14.根據權利要求8、9、10、11、12或13所述的方法，其特征在于陰罩(13)的屏幕側(21)覆蓋有一層具有低反向散射系數的覆層。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于屏幕側(21)上的覆層包括由Al2O3、SiO2、BN組形成的材料。
全文摘要
在彩色顯示管(1)中，陰罩(13)用作為色彩選擇元件。由電子槍(10)發(fā)射的大部分電子由陰罩(13)攔截。這些電子可由陰罩(13)吸收或將它們反射。在第一種情況下，即電子被吸收的情況下，陰罩(13)被加熱而產生變形，這樣當電子束7、8和9沖擊熒光屏(6)時使它們產生位置不正，從而在彩色顯示管(1)上引起色彩不純。這種現(xiàn)象通常稱為隆起。在第二種情況下，即電子被反射的情況下，由于被反射的電子在完全不同的位置處沖擊熒光屏(6)而產生偏離光線，從而消弱了對比性能。隆起和對比性能對于彩色顯示管(1)的質量來說均是很重要的。但是，問題在于為使隆起性能最優(yōu)就應反射所有電子，而為使對比性能最優(yōu)就應由陰罩(13)吸收所有電子。本發(fā)明為該問題提供的解決方案在于只在陰罩(13)的電子槍側(20)的表面上噴涂具有高反向散射系數的重金屬或重金屬氧化物，該重金屬或重金屬氧化物對隆起具有良好的影響。優(yōu)選的情況為陰罩(13)的屏幕側(21)和孔(22)的壁(24，25)均噴涂一個具有低反向散射系數的覆層以提高電子束(7，8，9)位置附近區(qū)域中的對比度。從視覺方面來考慮這樣就在對比性能和隆起性能即彩色顯示管(1)的色彩純度之間達到了非常好的折衷效果。
文檔編號H01J29/07GK1397086SQ01804113
公開日2003年2月12日 申請日期2001年9月17日 優(yōu)先權日2000年9月25日
發(fā)明者D·登恩格爾森, I·M·M·杜爾林格 申請人:皇家菲利浦電子有限公司