CN1042268A - 彩色阴极射线管 - Google Patents

Abstract

一种彩色阴极射线管1，包括一个真空外壳2，外壳2中具有有着内表面的面板部3、颈部4和连接颈部与面板部的漏斗部5，荧光屏6做在面板部的内表面上用来发射可见光，电子枪7位于颈部以向荧光屏发射多条电子束8，阴罩9置于荧光屏附近并与荧光屏相距一定距离，多孔层15在阴罩面对电子枪的表面上形成，该多孔层用包括黑色素的金属醇盐溶液形成，该黑色素含有氧化钴和氧化镍。

Description

本发明涉及彩色阴极射线管，特别是涉及一种覆有多孔层的阴罩。

一般来说，阴罩式彩色阴极射线管包括一个发射三条电子束的电子枪，一个在外壳的面板部内表面上形成的荧光屏，该荧光屏包括在电子束的轰击下分别发射红、绿、蓝光的各荧光层，以及，位于荧光屏前一定距离用来选择性地引导电子束分别轰击预定的荧光层的阴罩。在这种阴极射线管中，重现的图像是从面板部观看的。具有多个小孔的阴罩放置得使各小孔精确地对应于各荧光层。

在这种阴极射线管中，通过小孔的有效电子束的数量是电子枪发射的电子束的数量的三分之一或更少，其余的电子束通过轰击阴罩而转换成热能，这样，在普通电视机的工作期间，阴罩被加热至80℃的数量级，而且，在专用的彩色阴极射线管例如用于飞机机舱显示的阴极射线管中，阴罩的温度有时会升高至约200℃。

通常，这种阴罩由厚度为0.1mm-0.3mm的所谓冷轧钢板制成，其热膨胀系数高达1.2×10^-5/℃，阴罩表面还形成黑色薄膜。通过固定阴罩的周缘（裙边）部分，使阴罩固定在外壳中的阴罩架上。阴罩架用同样的冷轧钢板制成，其截面呈L形，约1mm厚，其上形成黑色薄膜。

当这种阴罩被电子束加热时，阴罩周围部分的温度低于中间部分的温度，因为周围部分与热容量较大的阴罩架接触，所以周围部分的热量易于通过辐射和传导而发散。结果，在阴罩的中间部分与周围部分之间出现温差，导致出现所谓隆起现象。一出现隆起现象，阴罩与荧光屏之间的距离就发生变化，由于电子束准确着陆受到干扰使得色纯度变差，隆起现象引起的这种误着陆在管子工作的最初阶段是非常显著的。而且，当重现的图像中包括高亮度区域并且该区域停留时间略长时，就会出现局部隆起现象。

为了增加阴罩中间部分的热辐射以解决这一隆起现象，人们提出了许多方法。例如，美国专利2，826，538中提出了带有石墨的黑色涂层的阴罩，由于该黑色涂层起着良好的辐射体作用，阴罩上的这种温度不均匀性可在某种程度上得到缓解。然而，在管子制造过程中的热处理工艺期间，由于温度变化使得该黑色涂层的附着力下降，这样，在管子有外部振动时便会有部分小片落下，这些小片堵塞了阴罩的小孔，使得荧光屏上图像质量变差，而且，这些小片在电子枪电极之间感应出火花，造成耐压特性降低，结果，彩色阴极射线管的质量由于这些小片的存在而显著下降。

在欧州专利0，139，379（申请号84305554.2）中提出了另一种方案，即通过增大阴罩的机械强度来防止隆起现象。按照该专利，阴罩具有一层硼酸铅玻璃，它粘合在阴罩表面，经高温热处理形成。由于这一玻璃层，这种阴罩可显著地降低隆起现象。然而，由于玻璃含有原子量大的铅，难以降低轰击阴罩的电子束的弹性回弹。

再有，欧州专利申请86305399.7（公布号0，209，346）中提出了一种阴罩，它表面上具有良好的散热层，该散热层含有一种金属或金属氧化物作为填料，而用一种非晶态金属氧化物作为结合剂。

本发明的目的之一是提供一种高质量的彩色阴极射线管。

由此，本发明提供一种阴极射线管，包括，一个真空外壳，它包括具有一个内表面的面板部、一个颈部和一个连接颈部和面板部的漏斗部，一个做在面板部的内表面上用于发射可见光的荧光屏，一个位于颈部用于向荧光屏发射多条电子束的电子枪，一个置于荧光屏附近与荧光屏保持一定距离的阴罩，阴罩的前表面面对荧光屏，后表面面对电子枪，阴罩上有许多允许射向荧光屏的电子束通过的小孔，它还包括至少处于阴罩前后表面之一上的多孔层，该多孔层由金属醇盐溶液形成，其特点是，这种金属醇盐溶液包括含有氧化钴和氧化镍的黑色色素。

本发明的彩色阴极射线管与上述欧州专利申请86305399.7中叙述的彩色阴极射线管相比，具有优良的性能，主要是，由于覆盖在阴罩表面上的多孔层由包括含有氧化钴和氧化镍的黑色色素成分的溶液形成，该多孔层有着较大的微孔直径和较小的微孔总容积，所以，多孔层所吸附的那些会使电子枪氧化阴极的发射特性变坏的氧化气体，如H₂O、CO₂和CO等，易于在制造期间的抽真空工艺中排除。结果，按照本发明，由于黑色色素成分的存在，阴罩表面的多孔层能够改进热发散特性从而有效地抑制隆起现象，此外多孔层还可以提高电子枪阴极的发射特性。

相反，欧州专利申请86305399.7中的多孔薄膜含有羟基（-OH），这是因为该薄膜是由含有非晶态金属氧化物作为结合剂的悬浮液形成的，这些非晶态金属氧化物存在于金属醇化物之中。由此，该薄膜吸收在形成薄膜的加热和干燥期间自身逸出的气体，以及制造管子时薄膜暴露于其中的大气中所含的气体，而这些气体是难以排除的。

本发明的多孔层与上述专利的形成方法相同，是由金属醇化物形成的薄膜组成的，但是，由于本发明所用的色素含有氧化钴和氧化镍，水解醇化物的溶液的pH值在薄膜形成期间较大（这表明该溶液为碱性溶液），这就使得与欧州专利申请86305399.7中的薄膜相比之下，这种薄膜的微孔直径较大，微孔总容积较小，结果，由于所吸附的气体如含氧气体等易于排除，电子枪的发射特性得以改善。

这里的微孔总容积是指阴罩上形成的单位重量多孔层的空间部分的体积，即，指该层中微孔的总体积。这意味着微孔容积越小，微孔的体积越小。所以，对多孔层的要求是，由希望微孔总体积较小以减少对于不希望有的气体的吸收，而较大的微孔直径易于排除这些气体。换句话说，希望本发明的多孔层为一具有较大微孔直径和较小微孔总容积的薄膜。

按照本发明，微孔直径（r）和微孔总容积（V）最好同时分别满足下列关系：

3000

≤r≤7000

200mm³/g≤V≤500mm³/g

由于难以排除多孔层中吸收的含氧气体，对实际应用的多孔层来说如果r小于3000 并不是最好的，由于多孔层紧密度的降低，对实际应用的多孔层来说如果r大于7000 也不是最好的，同样，由于多孔层中微孔总体积大了吸收的气体将增多，对实际使用的多孔层来说，如果V大于500mm³/g并不是最佳的，而由于剩余的羟基（-OH）数量的减少导致多孔层逸出氢气数量的减少，对实际使用的多孔层来说，如果V小于200mm³/g也不是最佳的。

就黑色色素中钴和镍的氧化物含量来说，要求色素分别含有1.0wt%至15wt%的氧化钴和氧化镍。氧化钴和氧化镍的数量分别超过15wt%也是不希望的，因为提供色素鲜明吸收特性的Fe⁺⁺⁺、Mn⁺⁺、Mn⁺⁺⁺的数量减少了，如果该数量小于1.0wt%，则无法维持用来形成多孔层的溶液的碱性。还要求把氧化钴与氧化镍的摩尔量之比调整到1∶1，因为镍离子在形成多孔层时为Ni⁺⁺。

此外，由于本发明的多孔层包括羟基（-OH），在多孔层受到电子束轰击时有还原性气体氢气逸出，如下式所示，由于氧化物阴极中的BaO被氢气还原，从而，改善了电子枪的发射特性。

BaO₂+H Ba＝H₂O

下面参照附图举例说明本发明的一些实施例，其中：

图1是按照本发明的一个实施例的彩色阴极射线管的截面图，

图2是图1中阴罩的立体图。

图1中，彩色阴极射线管1包括一个外壳2，它具有矩形的面板部3、连接颈部4和面板部3的漏斗部5。在面板部3的内表面上形成一个荧光屏6，它包括多个分别发射红、绿和蓝光的荧光带（条）。在颈部4中有一个直列（直线排列）式电子枪7，它沿面板部3水平轴的方向并排地发射三条电子束8以分别轰击各荧光带（条）。一个阴罩9用阴罩架10固定在荧光屏6附近，阴罩9上有着多个沿水平和垂直方向成直线排列的小孔9b，阴罩架10用埋入面板部3边缘的螺钉11通过弹性件12固定在管壳中。

偏转线圈13设置在漏斗部5的外面，用来使电子束8偏转，这样，电子束就能在荧光屏6上进行扫描。此外，一个内部屏蔽罩14固定在阴罩架10以上围住电子束8的通道，它由铁磁性金属板制成。

如图2所示，在阴罩9面对电子枪的后表面9a上形成一多孔层15，它由非晶态的硅和锆的金属氧化物、金属氢氧化物和含有氧化钴及氧化镍的黑色色素混合形成。多孔层15按下列方式形成：首先，置备具有以下组分的溶液，对于色素，采用表1中所示的无机颜料，这些颜料的平均粒子直径为0.7μm。

颜填料的平均粒子直径为350g

硅和锆的醇化混合物为200g

异丙醇（IPA）的醇化混合物为450g

该溶液用喷涂方法涂在阴罩的后表面上，厚度为15μm，最后，在大气中把阴罩加热到70℃以上获得多孔层。在加热过程中，由于大气中所含水分引起涂在阴罩上的硅和锆醇化混合物的水解，这样，通过醇盐之间的缩聚反应形成薄膜，该多孔层最终由非晶态硅和锆的金属氧化物、金属氢氧化物和黑色色素的混合层构成。

作为对比，表1中的多孔层均按与实施例相同的方法形成，色素wt%如表所示。

具有上述多孔层的阴罩分别用于21英寸屏幕的彩色阴极射线管，在这些管子连续工作3000小时后测量其剩余发射系数，结果如表2所示。

3000小时后的剩余发射系数

例1    115%

例2    102%

例3    122%

对比例1    83%

对比例2    85%

对比例3    85%

对比例4    84%

而且，在剩余发射系数测试之后，把管子折散，剥下多孔层以测量微孔直径分布和微孔总容积，用水银孔率计方法对直径40A°到75000A°之间的微孔进行测量，结果如表3所示。

表3

平均微孔直径    微孔总容积

例1 4000A° 450mm³/g

对比例2 3000A° 550mm³/g

由这些测量的结果可知，按照这些实施例的管子的剩余发射特性得到了改善，按照这些实施例的多孔层的平均微孔直径大于对照例的直径，而且，微孔总容积也小于对比例子。

在上述实施例中，采用了（Fe、Mn、Co、Ni）O黑色色素;当采用（Fe、Mn、Co、Ni、Si）O黑色色素时，也能得到类似的结果。

Claims (7)

1、一种彩色阴极射线管1，它包括，一个真空外壳2，该外壳2，包括有着内表面的面板部3、颈部4和连接颈部至面板部的漏斗部5，一个位于所述面板部内表面上用来发射可见光的荧光屏6，一个位于颈部用来向该荧光屏发射多条电子束8的电子枪，一个置于所述荧光屏附近与荧光屏相距一定距离的阴罩9，该阴罩9有着面对荧光屏的前表面和面对电子枪的后表面9a、阴罩上有许多允许射向荧光层的电子束通过的小孔、以及至少处于阴罩前后表面之一上的多孔层，多孔层由金属醇盐溶液形成，其特征是，所述金属醇盐溶液包括含有钴氧化物和镍氧化物的黑色色素。

2、按照权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，所述色素含有各为1.0wt%至15wt%的氧化钴和氧化镍。

3、按照权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，所述色素含有二氧化锰和氧化铁。

4、按照权利要求3的彩色阴极射线管，其特征在于，所述色素含有各为1.0wt%至15wt%的氧化钴和氧化镍。

5、按照权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，当所述多孔层受到电子束轰击时，它能够释放出氢气。

6、按权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，氧化钴对氧化镍的数量比为1。

7、一种彩色阴极射线管，包括一个具有面板部的真空外壳，在该面板部的内表面上有一荧光屏，在外壳中有一用来向荧光屏发射多条电子束的电子枪，一个开有小孔的阴罩位于外壳中，与荧光屏空开一定距离，所述的阴罩上有一多孔层，其特征是，所述的多孔层包括含有钴氧化物和镍氧化物的黑色色素。

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