CN1392585A - 彩色阴极射线管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种优异的黑矩阵型彩色阴极射线管，能减少荧光屏的不规则性，能展示荧光屏的均匀性，能展示有利的屏幕质量，和能获得高质量的图像显示。形成在荫罩中的每个电子束通孔的大孔和小孔之间的边界部分的尺寸T做得很小，并且内表面的表面粗糙度做得很小，以便产生荧光屏的不规则指数可设定为不大于7％的值。

Description

彩色阴极射线管

技术领域

本发明涉及彩色阴极射线管，特别涉及具有荧光体像素和围绕荧光体像素的黑矩阵(black matrix)膜的黑矩阵型彩色阴极射线管，其中黑矩阵膜是由在面板内表面上的非发光光吸收材料层形成的。

背景技术

作为电视接收机的视频管或个人计算机的监视显像管等，一般采用黑矩阵型彩色阴极射线管。图4是用于说明黑矩阵型彩色阴极射线管的结构的例子的示意剖视图。该彩色阴极射线管包括由面板部分20、漏斗状部分21和颈部22构成的真空壳体。用于引入高压的阳极按钮23嵌入漏斗状部分21的一部分中。

标记24表示荫罩组合体，荫罩组合体24的一个例子的细节示于图5A和5B中，并且将在后面说明。标记25表示安装在颈部22内部的电子枪。通过阳极按钮23引入的高压通过内导电膜施加于电子枪25。标记26表示偏转系统并外部地安装在真空壳体的颈部22和漏斗状部分21之间的过渡区域上。通过采用偏转系统26在水平方向(X方向)和垂直方向(Y方向)偏转从电子枪25发射的三束调制电子束27，电子束27在荧光屏28上进行二维扫描，由此再现图像。通过阳极按钮23引入的高压还施加于形成在荧光屏28上的导电膜上。在图中，标记29表示磁屏蔽件。

形成在面板部分20的内表面上的荧光屏28包括三色荧光体像素和围绕荧光体像素的黑矩阵膜，该三色荧光体像素由一般红(R)、绿(G)和蓝(B)三色荧光体形成并以点状或条状施加，其中荧光屏28的一个例子详细示于图6中并将在后面说明。选色电极组合体靠近荧光屏28安装并以相对的方式面向荧光屏28。这里，选色电极组合体还称为荫罩组合体24，并且选色电极被解释为荫罩。

图5A和5B表示示于图4中的荫罩组合体24的一个例子。即，图5A和5B示出了荫罩、荫罩框架和弹簧固定安装于其上的荫罩组合体24，其中图5A是侧视图，图5B是平面图。与前面提到的各个图中出现的部分相同的部分用相同的标记表示。在图5A和5B中，荫罩组合体24由荫罩241、荫罩框架242和弹簧243构成。荫罩241包括主表面241a和从主表面241a以近似直角弯曲的裙部，其中主表面具有大量电子束通孔244，电子束通孔的形状示于图7中并作为例子将在后面介绍。裙部插入到荫罩242的内部，并且裙部和荫罩框架242通过在由标记x表示的部分的焊接互相固定。

此外，弹簧243通过焊接到荫罩框架242的各个边上而牢固地固定，并构成在面板部分20内部悬挂荫罩组合体24的机构的部分。另外，在成形之后，荫罩的主表面241a构成面向构成面板部分内表面的荧光屏的部分，并且由其中形成大量电子束通孔244的有孔区域和构成外部无孔区域的外周边部分构成，其中外部无孔区域围绕有孔区域的周边并由虚线表示。主表面241a具有大致矩形形状，并且沿着长轴、短轴和对角线的各个曲率半径互不相同。做成这种构造以满足彩色阴极射线管的两个要求，即荧光屏的平坦感觉和成形荫罩的机械强度的保持。

荫罩241主要采用铝镇静钢作为构成材料。这里，随着近来对彩色阴极射线管的高清晰度的要求，已经采用了具有薄膜厚度的荫罩。采用这种薄荫罩的彩色阴极射线管易于产生被称为荫罩隆起的现象，即在彩色阴极射线管工作期间一部分荫罩热变形，因此电子束点偏离荧光屏上的给定位置。

为了克服这种现象，改进了在面板部分内部悬挂荫罩组合体的结构，并且鉴于热膨胀系数和物理硬度，采用殷钢材料作为荫罩的构成材料。这种荫罩按以下方式被形成为荫罩组合体：其中通过刻蚀在给定位置形成大量电子束通孔的原板以预定形状被冲切，然后，通过冲压成形形成为由具有大致矩形形状并形成为近似球形的主表面和裙部构成的形状，其中裙部相邻连接到主表面的周边并相对于主表面弯曲约90度，并且成形荫罩牢固地固定于荫罩上。

图6是以放大形式表示示于图4中的彩色阴极射线管的基本部件的部分的示意剖视图。图6中，设置在面板部分20内表面的荧光屏28包括由以点状或条状施加的三色荧光体形成的三色荧光体像素元件281、围绕荧光体像素元件281的黑矩阵膜282和金属反射膜283。此外，如前所述，荫罩组合体24以相对的方式靠近荧光屏28设置。

三色荧光体像素以点状形成并由红色(R)荧光体像素281R、绿色(G)荧光体像素281G和蓝色(B)荧光体像素281B构成。三色荧光体像素281按以下公知的步骤形成：各种颜色的荧光体浆料施加于其上形成黑矩阵膜282的面板部分的内表面，之后，从由单独地通过形成在荫罩241中的电子束通孔244的幻象线路表示的三个光源30G、30B和30R的位置进行由箭头表示的曝光。

图7是表示形成在荫罩241中的电子束通孔244的例子的示意剖视图。在图7中，电子束通孔244呈现为通过组合关于边界部分的尺寸不同的两个孔形成的形状，其中大孔(第一孔部分)244L相对于边界部分244B面向荧光屏28一侧，小孔(第二孔部分)244S相对于边界部分244B面向电子枪25。大孔(第一孔部分)244L和小孔(第二孔部分)244S在转折点P0改变它们的弯曲方向。即，形成在图7中所示的荫罩中的电子束通孔244由两个孔部分构成，即，大孔(第一孔部分)244L和小孔(第二孔部分)244S。如前所述，电子束通孔244一般是通过刻蚀薄金属板形成的，并且在殷钢材料中形成孔比在铝镇静钢中形成孔更困难。

图8是用于说明荧光屏成形曝光的几何光学曝光外形。图中，与前述各个图中所示的相同部件用相同的标记表示。在图8中，在下列方法中采用曝光量外形31。即，曝光量外形31在面板部分20呈现最大面积Dmax，其中对应在远离面板部分的方向距离的增加，曝光强度增加，该面积减小，并假定在顶表面的最小面积Dmin。通过对给定位置311设定指标，例如，形成具有所需要面积D的荧光体像素。这种黑矩阵型彩色阴极射线管的荧光屏例如在日本专利公报218/1971等中公开了。

在其中黑矩阵膜围绕具有上述结构的荧光体像素的常规黑矩阵型彩色阴极射线管中存在的问题是：在荧光屏上产生对比度的粗糙不规则性，因此荧光屏的均匀性被破坏，不可能获得高质量的图像显示。具体地说，关于监视显示管，除了要求荧光屏的高清晰度之外，观察者通常可以在非常靠近荧光屏的位置即例如距离荧光屏约50cm的位置观察图像，因此，出现的问题是源自不规则性的亮度波动易于使观察者的眼睛疲劳。

为了采用附图解释这个问题，图9A和9B是面板部分20的前视图，其中图9A是总体图，图9B是以放大方式表示图9A中的部分A的平面图。在这些图中，由与前述各个图中采用的相同符号表示的部件对应相同部件。在图9B中，在构成荧光屏28的荧光体像素281中，多个荧光体像素281B1、281B2、281B3、281R3、281G4呈现非圆形形状，并且红色荧光体像素281R是小直径的像素。

这些不规则荧光体像素是由于图10B和10C中所示的曝光外形形成的。即，图10A表示规则荧光体像素的曝光外形，图10B表示在点c1、d1有缺陷的曝光外形，因此作为荧光屏上的荧光体像素，形成具有不规则形状的荧光体像素，如部分有缺陷的蓝色荧光体像素281B2、281B3和红色荧光体像素281R3。

此外，图10C中所示的曝光外形展示了由点c2、d2表示的伸出部分，因此作为荧光屏上的荧光体像素，形成具有不规则形状的荧光体像素，如蓝色荧光体像素281B1、绿色荧光体像素281G4，其中的不规则形状具有突出的部分。由于这些不规则荧光体像素置于规则荧光体像素中，因此出现的问题是在荧光屏上产生对比度的粗糙不规则性，因而荧光屏的均匀性被破坏，图像的质量被破坏，因此不可能获得高质量的图像显示。

荧光屏的这种不规则性是由分别关于涉及荧光屏成形的荫罩、面板、黑矩阵膜、荧光体像素和金属反射膜等存在的各种原因产生的。下面将以荫罩为例介绍这些原因。图11是形成在荫罩中的电子束通孔的另一例子的示意剖视图。在图11中，形成在荫罩241中的大量电子束通孔244形成得使每个电子束通孔244由形成在面板一侧的大孔(第一孔部分)244L、形成在电子枪一侧的小孔(第二孔部分)244S以及连接大孔(第一孔部分)244L和小孔(第二孔部分)244S的边界部分(第三孔部分)244B构成。

第一孔部分244L和第三孔部分244B之间的边界定义为从第一孔部分244L到达第三孔部分244B的第一转折点P1，第二孔部分244S和第三孔部分244B之间的边界定义为从第二孔部分244S到达第三孔部分244B的第二转折点P2。即，换言之，如图11中所示形成在荫罩中的电子束通孔244由三部分构成，即，第一孔部分、第二孔部分和第三孔部分。

关于具有这些电子束通孔的荫罩，与结合图7解释的电子束通孔244的边界部分244B相比，构成图11中所示的形成在荫罩241中的电子束通孔244的边界部分的第三孔部分244B沿厚度方向具有较宽的宽度T，因此由于在边界部分的曝光光束的不规则反射产生荧光屏的不规则性。此外，还由于电子束通孔244的内表面的表面粗糙度产生荧光屏的不规则性。另外，关于荧光体本身的颗粒尺寸的问题、黑矩阵膜的厚度、膜的成分、金属反射膜的厚度等也影响荧光屏的不规则性。还由于这些各种原因的组合产生前述荧光屏的不规则性，因此出现不可能获得高质量的图像显示的问题。鉴于这种情况，需要能解决这个问题的措施。荧光屏的不规则性的评估大大取决于用他们的肉眼判断荧光屏的不规则性的个人，因此存在不能实现准确判断的问题。在日本特许公开公报253497/1998中公开了一种能定量测量荧光屏的不规则性的技术。

即，图12是表示在上述公报中公开的图像测量方法和装置的一个实施例的构成的示意图。在图12中，标记32表示进行检测的彩色阴极射线管，标记33表示摄像机，标记34表示图像处理器，标记35表示信号发生器。采用这些装置，可提取各个像素具有的一个或多个物理特性量，如荧光点的面积、从每单位面积的荧光点发射的光量、在荧光点的内部光发射分布的不均匀性和进行检测的荧光点的形状，计算定量标准，并评价图像的质量。

根据该公报，可通过一种方法获得表示荧光屏的均匀性的不规则指数，在该方法中，除了上述各个物理特性量以外，提取一个物理特性如荧光点的面积或多个物理特性量如荧光点的面积和每单位面积的荧光点的光发射量，通过从提取的特性量的最大值减去提取的特性量的最小值获得的数值除以特性量的平均值，得到的值用百分比表示，以便量化该值。

即，为了用公式解释上述处理，该等式表示如下。

不规则指数(％)＝[((特性量的最大值)-(特性量的最小值))/特性量的平均值]×100

虽然不规则性的量化变为可能，但是并没有解决源自不规则性产生的问题。因而，本发明的目的是提供优异的黑矩阵型彩色阴极射线管，能抑制不规则性的产生，可呈现荧光屏的优异均匀性，可呈现荧光屏的优异质量和能获得高质量的图像显示。

发明内容

为实现上述目的，本发明具有在关于荧光屏成形的各个步骤中产生不规则性减少的原因或因素，以便增强荧光屏的均匀性。为介绍本发明的典型构成，详见如下。

(1)在具有真空壳体的彩色阴极射线管中，其中真空壳体由面板部分、容纳电子枪的颈部及互相连接面板部分和颈部并在其周边安装偏转系统的漏斗状部分构成，面板部分包括具有荧光体像素和在其内表面上的黑矩阵膜的荧光屏和以相对方式面向荧光屏设置并具有大量电子束通孔的荫罩，表示荧光屏的均匀性的不规则指数不大于7％。

(2)在上述构成(1)中，不规则指数不大于5.5％。

(3)在上述构成(1)或(2)中，荧光体像素形成为点状。

(4)在上述构成(1)-(3)的任一个中，每个电子束通孔形成在荫罩中，以便相对于边界部分来说，大孔形成在荧光屏一侧，小孔形成在电子枪一侧，并且边界部分的厚度设定为不大于5μm的值。

(5)在上述构成(1)-(4)的任一个中，关于荫罩，电子束通孔的内表面的表面粗糙度设定为不大于0.4μm的值。

(6)在上述构成(1)-(5)的任一个中，表示黑矩阵膜的均匀性的不规则指数设定为不大于5％的值。

(7)在上述构成(1)-(6)的任一个中，表示荫罩的均匀性的不规则指数设定为不大于3％的值。

(8)彩色阴极射线管包括由面板、颈部和漏斗状部分构成的真空壳体和荫罩，其中面板具有在其内表面上形成很多组的三色荧光体像素三个一组的荧光屏，颈部安装向其内部的荧光屏发射三束电子束的电子枪，漏斗状部分将面板和颈部互相连接，并且荫罩设置其有孔区域以进行三电子束的着屏位置的颜色选择，并在其中靠近荧光屏形成大量电子束通孔并使有孔区域以相对方式面向荧光屏，其中形成在荫罩中的每个电子束通孔由在面板一侧开口的第一孔部分、在电子枪一侧开口的第二孔部分以及将第一孔部分和第二孔部分互相连接的第三孔部分构成，关于通过沿着包括电子束通孔的中心和管轴的平面截取获得的电子束通孔的剖面外形形状，第一孔部分和第三孔部分之间的边界定义为从第一孔部分到达第三孔部分的第一转折点，第二孔部分和第三孔部分之间的边界定义为从第二孔部分到达第三孔部分的第二转折点，第一转折点和第二转折点之间的距离设定为不大于5μm的值。

(9)在上述构成(8)中，构成荫罩的材料是殷钢。

(10)在上述构成(8)中，第三孔部分附近的表面粗糙度设定为不大于0.4μm的值。

本发明不限于上述构成，在不脱离本发明的技术精神的情况下，下面将要介绍的实施例的构成和各种改型是可以想到的。

附图说明

图1是说明根据本发明的彩色阴极射线管的一个实施例的结构的例子的示意剖视图。

图2是表示荫罩的电子束通孔的边界部分的厚度和荧光屏等的不规则指数之间的关系的曲线。

图3是表示荫罩的电子束通孔的边界部分附近的表面粗糙度和荧光屏等的不规则指数之间的关系的示意图。

图4是说明黑矩阵型彩色阴极射线管的结构的例子的示意剖视图。

图5A是图4中所示的荫罩组合体的侧视图，图5B是图4中所示的荫罩组合体的平面图。

图6是以放大形式表示图4中所示的彩色阴极射线管的一部分基本部件的示意剖视图。

图7是荫罩的电子束通孔的一个例子的示意剖视图。

图8是说明荧光屏成形曝光的几何-光学曝光外形的示意图。

图9A是彩色阴极射线管的面板部分的正视图，图9B是图9A中的部分A的放大图。

图10A是表示用于说明荧光屏成形曝光的规则几何-光学曝光外形的示意图，图10B和10C是表示不规则外形的示意图。

图11是荫罩的电子束通孔的另一例子的剖视图。

图12是表示图像质量测量方法和装置的一个实施例的构成的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图详细介绍本发明的最佳实施例。

图1是说明根据本发明的彩色阴极射线管的一个实施例的结构的例子的示意剖视图。图1中所示的彩色阴极射线管包括由面板部分51、安装电子枪61的颈部52以及将面板部分51和颈部52互相连接的漏斗状部分53构成的真空壳体，其中面板部分51具有荧光屏50，荧光屏50具有荧光体像素和由在内表面上的非发光光吸收材料层形成的黑矩阵膜。

形成在面板部分51的内表面上的荧光屏50包括荧光体像素、黑矩阵膜和构成金属背底层的金属反射膜，荧光体像素是通过分别施加一般由红(R)、绿(G)和蓝(B)构成的三色荧光体以点状或条状形成的，黑矩阵膜围绕这些荧光体像素并由非发光光吸收材料层如碳构成。关于荧光屏50，表示将在后面解释的荧光屏均匀性的不规则指数设定为不大于7％的值。此外，荫罩54设置在靠近荧光屏50的位置上。鉴于热膨胀系数和物理硬度，荫罩54由殷钢材料构成。

荫罩54是能维持通过对其冲压模制形成的形状的类型。荫罩54具有焊接到荫罩框架57的周边，并且被支撑在螺栓60上，而螺栓60以直立方式借助以悬挂方式的悬挂弹簧59安装在面板部分51的裙部的内壁上。此外，磁屏蔽件58固定于荫罩框架57的电子枪61一侧。

偏转系统55外部地安装在真空壳体的颈部52和漏斗状部分53之间的过渡区上。偏转系统55在水平方向(X方向)和垂直方向(Y方向)偏转从电子枪61发射的三束调制电子束，以便在荧光屏50上进行二维扫描，由此再现图像。另外，形成在漏斗状部分53内表面上的内导电膜62用于给构成电子枪61的主透镜的电极和荧光屏50的金属反射膜施加通过阳极按钮引入的高压。这里，标记65表示整个彩色阴极射线管。

图2和3是表示荫罩的特性与表示荧光屏、黑矩阵膜和荫罩的均匀性的不规则指数之间的关系的示意图。即，图2示出了图11中所示的荫罩241的电子束通孔244的边界部分244b的厚度T和不规则指数之间的关系，图3示出了边界部分244b附近的表面粗糙度和不规则指数之间的关系。这里，在图2和3中采用的荫罩中形成的电子束通孔244的孔径的不规则性设定为在2％以内。

首先，图2示出了具有相同颜色的相邻荧光体像素的设置间距设定为0.26mm、荫罩材料是由殷钢材料形成的、荫罩的板厚设定为0.13mm和电子束通孔的孔径设定为115-120μm以及荧光屏的对角线方向的尺寸为51cm的规格的彩色阴极射线管的特性。图2中所示的不规则指数是利用在前述日本特许公开专利公报253497/1998中公开的技术计算的值。作为该公报中的物理特性量，对于监视显示管的屏幕(荧光屏)，采用荧光点每单位面积的光发射量，对于其它情况，采用荫罩的电子束通孔的面积或黑矩阵孔的面积。

在图2中，当边界部分244b的厚度T超过6μm时，即，当表示荧光屏均匀性的不规则指数超过8％时，荧光屏的对比度的砂砾不规则性变得明显，因此荧光屏的均匀性下降，荧光屏的质量被破坏，因此不能获得高质量的图像显示。因而，需要将表示荧光屏均匀性的不规则指数设定为不大于7％的值。希望不规则指数设定为不大于5.5％的值。在这种情况下，可进一步提高图像显示的质量。当不规则指数不大于4％时，可以忽略不规则性本身的存在。为此，优选将边界部分244b的厚度T设定为不大于5μm的。

接着，图3示出了在与图2相同的的规格下采用具有电子束通孔的不同表面粗糙度的荫罩确认的评估结果。当电子束通孔的表面粗糙度超过0.5μm时，即，当表示荧光屏均匀性的不规则指数超过8％时，荧光屏的对比度的砂砾不规则性变得明显，因此荧光屏的均匀性下降，荧光屏的质量被破坏，由此不可能获得高质量的图像显示。

因而，通过设定表面粗糙度为不大于0.4μm的值，可获得高质量的图像显示。这里，在彩色阴极射线管的制造步骤期间，分别收集在图2和3中关于BM(黑矩阵)膜孔区域的数据和关于荫罩的电子束通孔区域的数据。

此外，虽然荫罩的表面通常变黑，通过与标准规格的变黑膜相比将变黑膜的厚度至少增加10％，即使在表面粗糙度相等时，与标准规格相比，可提高不规则指数。即，对于具有0.12μm和0.30μm的表面粗糙度的荫罩，采用标准规格的变黑膜的黑矩阵膜的不规则指数分别为3.2％和4.0％。通过将变黑膜的厚度增加10％，黑矩阵膜的不规则指数分别提高3.1％、3.6％。对应于这种提高，荧光屏的不规则指数也提高了。

虽然在上述实施例中已经介绍了荫罩的特性和不规则指数之间的关系，作为产生荧光屏上的不规则性的原因或因素，如上所述，除了荫罩的材料和处理之外，还应当考虑面板的材料和处理、黑矩阵膜、荧光体像素、金属反射膜等。因而，通过提高这些各个部件的特性和制造控制，可提高不规则指数。

如前所述，根据本发明，通过综合地分析在荧光屏上产生的不规则性和对其原因的研究而控制不规则指数，可抑制不规则性的产生，可以提高荧光屏的均匀性，由此可实现能获得具有有利的荧光屏质量的高质量图像显示的黑矩阵型彩色阴极射线管。

Claims (10)

1、一种彩色阴极射线管，包括：

由面板、颈部和漏斗状部分形成的真空壳体，其中面板具有在其内表面上形成多组三色荧光体像素三色组的荧光屏，电子枪安装在颈部中并在其内部朝向荧光屏发射三束电子束，漏斗状部分将面板和颈部互相连接，和

设置其有孔区域的荫罩，其中有孔区域进行三束电子束的着屏位置的颜色选择，并且在有孔区域中靠近荧光屏形成大量电子束通孔，并使有孔区域以相对方式面向荧光屏，其中

形成在荫罩中的电子束通孔由在面板一侧开口的第一孔部分、在电子枪一侧开口的第二孔部分以及将第一孔部分和第二孔部分互相连接的第三孔部分构成，

关于通过沿着包括电子束通孔的中心和管轴的平面截取得到的电子束通孔的横截面外形形状，第一孔部分和第三孔部分之间的边界定义为从第一孔部分到达第三孔部分的第一转折点，第二孔部分和第三孔部分之间的边界定义为从第二孔部分到达第三孔部分的第二转折点，第一转折点和第二转折点之间的距离设定为不大于5μm的值。

2、根据权利要求1的彩色阴极射线管，其中构成荫罩的材料是殷钢。

3、根据权利要求1的彩色阴极射线管，其中第三孔部分附近的表面粗糙度设定为不大于0.4μm的值。

4、根据权利要求1的彩色阴极射线管，其中表示荧光屏均匀性的不规则指数不大于7％。

5、根据权利要求4的彩色阴极射线管，其中不规则指数不大于5.5％。

6、根据权利要求4的彩色阴极射线管，其中荧光体像素形成为点状。

7、根据权利要求4的彩色阴极射线管，其中每个电子束通孔形成在荫罩中，以便相对于边界部分，大孔形成在荧光屏一侧，小孔形成在电子枪一侧，并且边界部分的厚度设定为不大于5μm的值。

8、根据权利要求4的彩色阴极射线管，其中关于荫罩，电子束通孔的内表面的表面粗糙度设定为不大于0.4μm的值。

9、根据权利要求4的彩色阴极射线管，其中表示黑矩阵膜均匀性的不规则指数设定为不大于5％的值。

10、根据权利要求4的彩色阴极射线管，其中表示荫罩均匀性的不规则指数设定为不大于3％的值。

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