專利名稱:備有反射防止膜的陰極射線管的制作方法
本發(fā)明涉及陰極射線管，特別涉及在面板上具有反射防止膜的陰極射線管。
陰極射線管的面板的外表面，由于通常為光滑的外表面，故存在的問題是因使從周圍來的光作鏡面反射，這樣就很難看到面板內(nèi)的畫像。
為了解決這樣的問題，已知有二種方法，其第一種方法如特開昭61-29051公報(bào)所揭示的那樣，是在面板的外表面形成有纖細(xì)的凹凸，并通過該凹凸使從周圍來的光散射的方法。在該方法中，存在的問題是由于從整個(gè)畫面來的光被亂反射，故整個(gè)畫面帶有白色的味道，從而看上去對(duì)比度似乎惡化，且圖象的分辨率也劣化。第二種方法如特開昭61-91838號(hào)公報(bào)所揭示的那樣，是在面板的外表面上形成單層或多層的反射防止膜，并通過該反射防止膜來防止反射的方法。如用此方法，其優(yōu)點(diǎn)是，不會(huì)產(chǎn)生如第一種方法那樣的對(duì)比度或分辨率劣化的現(xiàn)象。這樣的反射防止膜是以具有比通常面板的玻璃材料的折射率還要低的折射率的物質(zhì)來形成的，如設(shè)要防止其反射的光的波長(zhǎng)為λ及該膜的折射率為n，則該膜的最合適的厚度為λ/4n。例如如為了防止具有波長(zhǎng)0.55μm的光進(jìn)行反射，而在面板上形成有氟化鎂膜的場(chǎng)合，由于氟化鎂的折射率大致為1.38，故氟化鎂的膜的厚度定為0.1μm。在備有這樣的反射防止膜的面板上產(chǎn)生的現(xiàn)象是，如面板上入射有白色光，則在面板的中央?yún)^(qū)和周邊區(qū)上，防止反射的效果不同，面板的中央?yún)^(qū)或周邊區(qū)有不同的顏色，例如在面板的中央?yún)^(qū)上看上去為紫色，而在周邊區(qū)上則看上去為藍(lán)色。這樣存在的問題是，在陰極射線管上色再現(xiàn)性方面不好。
本發(fā)明的目的與在面板的大致整個(gè)區(qū)域上都具有大致均勻的反射效果的陰極射線管有關(guān)。
發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)下列情況，即看到的面板的中央?yún)^(qū)和周邊區(qū)有不同顏色的現(xiàn)象起因于在面板的中央?yún)^(qū)的中央，有相對(duì)于面板大致垂直的入射并在面板上同樣大致垂直反射的光線進(jìn)入到觀察者的眼睛，而與此相反，在周邊區(qū)上有相對(duì)于面板斜著入射且在面板上同樣斜著反射的光線進(jìn)入到觀察者的眼睛，并且這是由于通過面板中央?yún)^(qū)的反射防止膜中的光線的光路和通過周邊區(qū)的反射防止膜中的光線的光路不同，從而產(chǎn)生了和面板的中央?yún)^(qū)相比周邊區(qū)的反射防止膜變厚的實(shí)質(zhì)上相同情況。
根據(jù)本發(fā)明，具有其中有圖象顯示的面板的陰極射線管，包括在面板上形成有作為防止光線反射的膜層，該膜層具有的膜厚是從面板的中心區(qū)向周邊區(qū)連續(xù)地減小的。
圖1為將屬于本發(fā)明的一實(shí)施例的陰極射線管部分剖開進(jìn)行表示的側(cè)面圖;
圖2及圖3為表示在圖1所示的面板上的入射到面板上、并從面板上進(jìn)行反射射向觀察者的光線的光路的說明圖。
圖4為表示在圖1所示的反射防止膜上被折射的光線的光路的說明圖。
圖5是表示反射防止膜的膜厚的函數(shù)的曲線圖，是表示在以與膜厚變化率有關(guān)的常數(shù)為可變數(shù)的場(chǎng)合的表示相對(duì)于距面板中心的距離為X處的膜厚變化率d/dmax的變化的曲線圖。
圖6為表示與膜厚變化率有關(guān)的常數(shù)和反射防止率的關(guān)系的曲線圖。
如圖1所示，陰極射線管備有外殼7，并在該外殼7的面板9的內(nèi)面上，形成有磷層10。眾所周知，如從沒有圖示的電子槍所產(chǎn)生的電子束到達(dá)磷層10上，則磷層10發(fā)光，并在磷層10上再現(xiàn)圖象，而該圖象通過面板在觀察者處被觀察到。
如圖1所示，在面板9的曲面上所形成的外表面上，形成有反射防止膜8。該反射防止膜8是用折射率比面板9的折射率1.52～1.54小的材料例如其折射率大致為1.38的氟化鎂作成，并在面板9上形成反射防止膜，該反射防止膜的膜厚作連續(xù)變化，以使面板9中央?yún)^(qū)和周邊區(qū)相比逐漸變厚。例如在面板9上所形成的反射防止膜的厚度是連續(xù)變化的，即做成面板9的中央?yún)^(qū)的膜厚為0.22/nμm，與此相反，周邊區(qū)的膜厚為0.04/nμm。
以下就采用膜厚作連續(xù)變化且面板的中央?yún)^(qū)與周邊區(qū)相比變厚的反射防止膜厚的理由進(jìn)行說明。
如圖2所示，一般觀察者是從面板的中心軸13上觀看面板內(nèi)的圖象。面板9的外表面具有如一般所熟悉的某一曲率，形成的形狀接近凸面鏡。因而從光源15出來，在面板的周邊區(qū)進(jìn)行反射，并射向觀察者的眼睛的光線的入射角α比從光源14出來，并在中央?yún)^(qū)進(jìn)行反射的光線入射角β大。入射角α的變化與面板9的曲率大小有關(guān)，而如果曲率變大，或換句話說如曲率半徑變小則該入射角α也變大。又面板9和觀察者11之間的距離1也隨陰極射線管的用途而變化，如用于通常的電視，則該距離1大致為3.3m左右，如用于計(jì)算機(jī)的顯示，則大致為0.4m左右，而隨該用途的變化而變化的距離上的不同也成為入射角α的值起變化的重要原因。即如圖3所示，對(duì)于位于不同位置的觀察者13-1及13-2，由于面板9和觀察者13-1及13-2之間的距離1不同，從不同的光源15-1、15-2來的光線的入射角α，α′是不同的。一般，如距離1變大則入射角α，α′變小。
一般，如設(shè)膜材料的折射率為n及要防止反射的光的波長(zhǎng)為λ，則以nd＝λ/4作為設(shè)定反射防止膜的厚度d的條件。該條件在入射角為零度的場(chǎng)合即在光線垂直入射的場(chǎng)合成立，在入射角為α的場(chǎng)合，如圖4所示由于光線以入射角α侵入反射膜，并在其表面以折射角αn進(jìn)行折射，則對(duì)于有入射角α的光線的實(shí)質(zhì)上的膜厚可以d/cosαn表示。
在本發(fā)明中如圖2所示，假定觀察者11位于面板9的中心軸13上，則通過使之與在該場(chǎng)合的光的入射角α相對(duì)應(yīng)，來確定反射防止膜的厚度d。該d的值最好定為 (λ)/(4n) ·cosαnαn(此處n＝ (sinα)/(sinαn) )。由于周圍光的入射角α隨著從面板中央部走向周邊部而變大，故反射防止膜的厚度也變成越走向周邊部而越薄。但此時(shí)的中央部和周邊部的反射防止膜的厚度之差，如上所述由于入射角α隨著面板的曲率及面板和觀察者的距離而變化，故必須考慮陰極射線管的使用用途或陰極射線管的種類作出決定。在周圍光的入射角為零度時(shí)，如想要防止可視領(lǐng)域的最大波長(zhǎng)為0.7μm的光的反射則這樣的反射防止膜的厚度最好應(yīng)為 0.17/(n) μm～ 0.22/(n) μm。又在射向周圍的區(qū)域的光的入射角為60°時(shí)，如要防止可視領(lǐng)域的最小波長(zhǎng)0.35μm的光的反射，則膜厚應(yīng)為 0.04/(n) μm。因而反射防止膜的厚度最好在 0.04/(n) μm以上、 0.22/(n) μm以下的范圍內(nèi)。
反射防止膜8的膜厚最好以下述的表示膜厚的變化率(d/dmax)的公式來確定。
( (X)/(Xmax) )2＝( (d)/(dmax) -1)｛ρ· (d)/(dmax) -(kρ- (l)/(k-l) )｝…(1)式中，d為膜厚，dmax為膜厚最大值，X為距面板中心的距離，Xmax為從面板中心到最外面的距離，ρ為相對(duì)于膜厚變化率的常數(shù)，K的值為在X＝Xmax時(shí)的d/dmax之值，并根據(jù)陰極射線管的型號(hào)及使用目的及形成薄膜的物質(zhì)的種類等確定，在陰極射線管的曲率半徑小的場(chǎng)合或在觀察者在距面板較近處觀看陰極射線管的場(chǎng)合，K的值要選得小，而在與這些相反的場(chǎng)合，則K的值要選得大。又用于制作反射防止膜的物質(zhì)的折射率越小則要求選定的K值也越小。又在(1)式中d/dmax所選定的解應(yīng)為X越大，而d/dmax越小那樣的解。在這樣選定d/dmax的場(chǎng)合，在1/(K-1)2＞ρ時(shí)，面板越靠邊即如距離X接近Xmax則d/dmax的減小率變大。此時(shí)，如設(shè)面板的中央?yún)^(qū)的膜厚為λ/4n，就能得到遍及整個(gè)面板的理想膜厚。
上述式(1)基本上根據(jù)下述的考察而求出。即一般面板9的外面形成曲率半徑變化的非球面曲面，而在此為使說明簡(jiǎn)化，面板9的外面假定為半徑R的球面的一部分。如圖2所示，設(shè)從觀察者的眼睛11到面板9的距離為l，并設(shè)入射到距面板9的中央的距離為X的區(qū)域上，并射向觀察者的眼睛11的光線的入射角為α，則該入射角α可以下式(2)進(jìn)行表示。
α=2π-tan-1l+R-R2-X2X-tan-1R2-X2X…(2)]]>因而折射角α根據(jù)斯湼耳定律以(3)式表示。
αn＝sin-1(sinα)/(n)=sin-1sin(2π-tan-1l+R-R2-X2X-tan-1R2X2X)n…(3)]]>
因而，如設(shè)膜厚為d，則從膜的入射面到面板9的表面的光路的長(zhǎng)度可以d·cosαn表示。因該光路的長(zhǎng)度只要等于反射防止膜8的理想值λ/4n即可，故在面板的周邊區(qū)上的反射防止膜的理想的膜厚d，作為X的函數(shù)，可以下述的(4)式求出。
d＝ (λ)/(4n) ·cosαn=λ4n·cos ｛sin-1sin(2π-tan-1l+R-R2-X2X-tan-1R2-X2X)n｝…(4)]]>方程式1從方程式(4)得出，其中曲率半徑R及距離1以參數(shù)ρ，K和X表示。方程式1可應(yīng)用于在面板上所形成的反射防止膜，該面板不僅可具有球面的外曲面，而且可以具有非球面的外曲面。在具有非球面的曲面的面板中，曲率半徑R隨距離X而變，并可用X的函數(shù)表示。該非球面的外曲面可用單個(gè)曲率半徑定義，或用復(fù)合的曲率半徑定義。
例1在14英寸型彩色陰極射線管的面板9的表面上形成有氟化鎂的蒸鍍膜來作為反射防止膜。為了防止λ＝500nm附近的光線的反射，該反射防止膜做成其中央的膜厚為0.1μm，其最外部Xmax(14英寸型彩色顯象管的場(chǎng)合)的膜厚做成相對(duì)于中央的膜厚成0.8倍的0.08μm。改變此時(shí)的周邊部的膜厚的變化率可確定面板9的厚度。
圖6表示關(guān)于在距面板的中心的距離X為50mm、100mm、150mm各點(diǎn)處的各膜厚變化率的常數(shù)ρ和觀察者及面板間的距離1為30cm之際的550nm附近的反射防止率(設(shè)中心點(diǎn)為100%)之間的關(guān)系。從圖6所示的關(guān)系中可確認(rèn)ρ值在-10＜ρ＜ 1/((K-1)2) 時(shí)，在距離X為50mm、100mm、150mm的點(diǎn)處能抑制反射防止率的下降。如在面板中心軸上距面板表面0.4m的位置觀察該實(shí)施例的彩色顯象管，則白色光的反射在面板上的整個(gè)場(chǎng)所為紫色。又在面板中心軸上從距面板表面1m以上的位置觀察該顯象管，則周邊部的白色光的反射呈比紫色稍帶紅味的色(豆沙色)。如以前那樣使反射防止膜的厚度均勻到0.1μm的場(chǎng)合，在從離開面板表面約4m以上處進(jìn)行觀看時(shí)，全部成紫色的反射光，但隨著向面板靠近，周邊部逐漸帶紅色味，而如近到0.4m則成豆沙色。
例2在圖1所示的26英寸的彩色顯象管的面板表面形成有SiO2膜作為反射防止膜。該SiO2膜的形成是通過涂上硅的醇鹽和水和乙醇和酸的混合液燒成的。上述SiO2膜在中央部近旁形成0.1μm而在周邊部則形成0.08～0.07μm。從而可得到和上述實(shí)施例同樣的效果。1X這樣形成的被膜在整個(gè)畫面上可得到良好的防止外來光反射的效果。
在本發(fā)明中是就反射防止膜是用氟化鎂作成的例子進(jìn)行說明的，但不限于此，如用比面板的折射率還要低的物質(zhì)作反射防止膜，就可得到足夠的反射防止效果。且反射防止膜的形成方法，很明顯不僅可用蒸鍍法而且可用自轉(zhuǎn)控制法形成。
如上所述的那樣，根據(jù)本發(fā)明可防止由于周圍光的入射角的不同而使反射效果隨面板上的場(chǎng)所而異的現(xiàn)象，能很容易得到具有均勻的反射防止效果的陰極射線管。
權(quán)利要求
1.一種具有其中有圖象顯示的面板的陰極射線管，其特征包括一光線反射防止層，該層在面板上形成，該層的厚度從面板的中央?yún)^(qū)向周邊區(qū)連續(xù)地減小。
2.如權(quán)利要求
1所述的陰極射線管，其特征在于上述層是用其折射率n比面板的折射率小的材料作成，該層的厚度在最大值0.22/n之內(nèi)，最小值0.04/n以上。
3.如權(quán)利要求
1所述的陰極射線管，其特征在于上述面板具有非球面的曲面。
4.如權(quán)利要求
3所述的陰極射線管，其特征在于上述非球面曲面用復(fù)合曲率半徑定義。
5.如權(quán)利要求
3所述的陰極射線管，其特征在于上述層的膜厚的變化率d/dmax以下式表示，( (X)/(Xmax) )2＝( (d)/(dmax) -1)｛ρ· (d)/(dmax) -(kρ- (l)/(k-l) )｝式中，d為膜厚，dmax為膜厚的最大值，K值為在X＝Xmax處的d/dmax的值，ρ為相對(duì)于膜厚變化率的常數(shù)。
6.如權(quán)利要求
1所述的陰極射線管，其特征在于上述層由氟化鎂形成。
7.如權(quán)利要求
1所述的陰極射線管，其特征在于上述層為單層結(jié)構(gòu)。
專利摘要
一種陰極射線管，在面板上形成有防止光線反射的膜層，由氟化鎂形成，其膜厚從面板中央?yún)^(qū)向周邊區(qū)連續(xù)地減小，并在0.04/n到0.22/n之間，膜厚變化率d/dmax可以下式表示
文檔編號(hào)H01J29/89GK87101222SQ87101222
公開日1988年7月13日 申請(qǐng)日期1987年12月23日
發(fā)明者竹中滋男, 伊藤武夫, 松田秀三 申請(qǐng)人:東芝株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan