DE60206878T2

DE60206878T2 - Farb-kathodenstrahlröhre und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE60206878T2
Application number: DE60206878T
Authority: DE
Inventors: Tohru Takahashi; Masatsugu Inoue; Kumio Fukuda; Masaru Nikaido; Hitoshi Shiozawa; Akiyoshi Nakamura; Satoshi Ishikawa
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2022-01-26
Also published as: KR100447723B1; US6919673B2; KR20020086731A; CN1455944A; CN1240099C; WO2002061794A2; EP1356492B1; EP1356492A2; US20040160158A1; WO2002061794A3; DE60206878D1

Description

Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
Diese Anwendung basiert auf und beansprucht den Vorteil aus der Priorität aus den früheren japanischen Patentanmeldungen Nr. 2001-022165 vom 30. Januar 2001 und Nr. 2001-201284 vom 2. Juli 2001.
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Farbkathodenstrahlröhre und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Stand der Technik
Allgemein ist eine Farbkathodenstrahlröhre mit einem Vakuumkolben versehen, der eine im wesentlichen rechteckige Platte und einen Trichter aufweist. Ein Leuchtstoffschirm ist an der Innenfläche eines wirksamen Abschnitts der Platte ausgebildet. Eine im wesentlichen rechteckige Schatten- bzw. Lochmaske ist in dem Vakuumkolben gegenüber dem Leuchtstoffschirm vorgesehen.
In dem Hals des Trichters ist eine Elektronenkanone, die Elektronenstrahlen emittiert, vorgesehen. Ferner werden in der Farbkathodenstrahlröhre drei von der Elektronenkanone emittierte Elektronenstrahlen von einem Ablenkjoch abgelenkt, das außerhalb des Trichters angebracht ist, und tasten den Leuchtstoffschirm horizontal und vertikal über Elektronenstrahl-Durchgangsöffnungen der Lochmaske ab, wodurch ein Farbbild wiedergegeben wird. Dabei wählen die Öffnungen bzw. Aperturen der Lochmaske die drei Elektronenstrahlen aus und ermöglichen es, dass diese auf den gewünschten der drei den Leuchtstoffschirm bildenden Farbleuchtstoffschichten landen.
Die Formen der Elektronenstrahl-Durchgangsöffnung können grob in zwei Typen unterteilt werden, d.h. eine kreisförmige Form und eine rechteckige Form. Anzeigeröhren, welche Text und Figuren anzeigen, wenden hauptsächlich eine Lochmaske mit kreisförmigen Öffnungen an. Farbröhren für den Hausgebrauch, die allgemein im Heim verwendet werden, haben hauptsächlich eine Lochmaske mit rechteckigen Öffnungen. Auf jeden Fall ist jede der Öffnungen grundlegend durch ein Durchgangsloch festgelegt, welches ein großes, in der Oberfläche der Lochmaske gegenüber dem Leuchtstoffschirm mündendes Loch und ein in die der Elektronenkanone gegenüberliegende Oberfläche mündendes kleines Loch umfasst. Die großen und kleinen Löcher sind miteinander verbunden.
Eine wichtige Eigenschaft dieser Art von Farbkathodenstrahlröhre ist die Luminanz bzw. Leuchtkraft des Bildschirms. Um die Leuchtkraft der Farbkathodenstrahlröhre zu verbessern, sind in der Vergangenheit verschiedene Techniken diskutiert worden. Techniken, die heute übernommen wurden, bestehen in der Anwendung einer metallischen Stützschicht, die auf der Oberfläche des der Elektronenkanone gegenüberliegenden Leuchtstoffschirms vorgesehen sind, die Verwendung verschiedener hochluminanter Leuchtstoffmaterialien und dgl..
In den vergangenen Jahren gab es eine bekannte Methode, bei der die Leuchtkraft durch Verstärken der als Eb bezeichneten Hochspannung der Farbkathodenstrahlröhre verbessert wurde, um für große Bildschirme zu genügen. Diese Eb ist eine Spannung, die an den Leuchtstoffschirm, die Lochmaske und die Innenfläche des Trichters der Farbkathodenstrahlröhre angelegt wird. Durch Erhöhen der Eb wird die Geschwindigkeit der Elektronenstrahlen so erhöht, dass eine Kollisionsenergie mit dem Leuchtstoffmaterial vergrößert werden kann. Infolgedessen wird die Luminanz bzw. Leuchtkraft basierend auf dem Leuchtstoffmaterial verbessert.
Bei Steigerung der Eb ist jedoch die Passierzeit der Elektronenstrahlen, welche durch ein von dem Ablenkjoch erzeugtes Magnetfeld hindurchgehen, verkürzt, und demgemäß reduziert sich der Ablenkbereich der Elektronenstrahlen. Infolgedessen muss in diesem Fall die Ablenkenergie unerwünschterweise im Hinblick auf der Energieeinsparung erhöht werden.
Ferner sind in der Vergangenheit Verbesserungen der Leuchtkraft durch ein Verfahren, das als Fokusmaske bezeichnet wird, versucht worden, obwohl das Verfahren noch nicht in die Praxis umgesetzt worden ist. Im folgenden wird eine Erläuterung zu den Prinzipien der Fokusmaske gegeben.
Eine Farbkathodenstrahlröhre, die als heutiger Haupttrend anzusehen ist, umfasst intern eine Lochmaske, die als Farbauswahlelektrode fungiert, wie oben beschrieben wurde. Ferner werden von einer Elektronenkanone emittierte Elektronenstrahlen einer Abtastung durch ein Ablenkjoch unterzogen. Danach passieren die Elektronenstrahlen teilweise Öffnungen der Lochmaske und kollidieren mit der Leuchtstofffläche. Hierbei passieren etwa 20% der gesamten von der Elektronenkanone emittierten Elektronenstrahlen die Öffnungen der Lochmaske. Der andere verbleibende Teil von etwa 80% kollidiert einfach mit der Lochmaske, trägt aber nicht zu der Leuchtkraft des Bildschirms bei. Die Fokusmaske hat die Aufgabe, die Elektronenstrahlen, die auf diese Weise mit der Lochmaske kollidieren, dazu zu bringen, dass sie die Leuchtstofffläche erreichen.
Genauer gesagt werden im Fall einer Fokusmaske Elektroden an der Oberfläche der Lochmaske auf der der Elektronenkanone gegenüberliegenden Seite vorgesehen. Ein unterschiedliches Potential zu dem der Lochmaske wird an diese Elektroden angelegt, und eine Vierpollinse wird durch die Lochmaske und die Elektroden aufgebaut. Die Vierpollinse ändert den Weg bzw. Strahlengang der Elektronenstrahlen, um die Elektronenstrahlen zur Leuchtstofffläche zu leiten.
Wie in den japanischen Patentanmeldungs-KOKAI-Veröffentlichungsnummern 52-87970, Nr. 52-87972, Nr. 52-89068 und Nr. 56-3951, und dem US-Patent Nr. 4427918 offenbart ist, gab es beispielsweise Vorschläge für einen Aufbau, bei dem eine Isolierschicht auf der Seite der der Elektronenkanone gegenüberliegenden Lochmaske vorgesehen ist und Elektroden an der Isolierschicht ausgebildet sind. Das Herstellungsverfahren hierfür ist in der japanischen Patentanmeldung, KOKAI-Veröffentlichungsnummer 63-62129 und dgl. offenbart. Bei dem in den japanischen Patentanmeldungen KOKAI-Veröffentlichungsnummern 52-87970, Nr. 52-87972, Nr. 52-89068 und Nr. 56-3951 dargestellten Aufbau sind jedoch beide Elektroden aus Metallplatten gefertigt. Es ist schwierig, diese beiden Elektroden über dem gesamten Bildschirmbereich genau zu positionieren.
Bei einem weiteren Aufbau gemäß den bekannten, oben angeführten Veröffentlichungen sind zwei bambusstangenartige Elektroden senkrecht zueinander angeordnet, wodurch Öffnungen der Lochmaske gebildet werden. Bei diesem Aufbau ist es jedoch schwierig, die gekrümmte Oberfläche der Lochmaske zu bilden. Gleichzeitig können die Öffnungen der Lochmaske nicht in einer im wesentlichen versetzten Anordnung angeordnet werden, bei der die Öffnungen um 1/2 Teilung in der Longitudinalrichtung der Öffnungen verschoben sind. Wenn die Öffnungen nicht versetzt angeordnet werden können, erscheinen als Moiré bezeichnete Interferenzränder am Bildschirm, so dass die Wiedergabequalität des Bildschirms erheblich verschlechtert wird und zu einer dürftigen Realisierung führt.
Ferner ist in dem im US-Patent Nr. 4427918 offenbarten Aufbau ein als Steg bezeichneter Teil ausgebildet, in dem die Höhe eines Nicht-Loch-Teils, der sich in der Spaltenrichtung der Öffnungen der Lochmaske erstreckt, so angeordnet ist, dass er größer ist als der andere Teil. Auf diesem ist eine Elektrode ausgebildet. Bei diesem Aufbau ist es praktisch unmöglich, die Form der Elektrode teilweise zu ändern. Es ist daher schwierig, den Elektroden-Layout zwischen dem mittleren Bildschirmteil und dem Umfangsteil des Bildschirm zu variieren. Falls dieser Aufbau bei einer Farbkathodenstrahlröhre angewandt wird, kann nicht behauptet werden, dass ein ausgezeichneter Konvergenzeffekt bei Elektronenstrahlen über dem gesamten Bildschirm erzielt wird. Ferner ist dieser Aufbau der gleiche wie der im Fall der Verwendung eines Lochmaskenmaterials mit dickerer Plattendicke als bei einem herkömmlichen Aufbau. Es besteht das Risiko, dass ein Teil der Elektronenstrahlen, die zum Umfangsbereich des Bildschirms hin abgelenkt werden, in dem Stegabschnitt der Lochmaske kollidiert. In diesem Fall erscheint ein allgemein als Eclipse bzw. Sonnenfinsternis bezeichneter Schatten. Daher wird angenommen, dass Verbesserungen der Leuchtkraft am Umfang des Bildschirms beeinträchtigt werden.
Wie oben beschrieben wurde, ist im Fall einer Fokusmaske, die bereits vorgeschlagen wurde, eine hohe Präzision bei der Ausbildung von Elektroden erforderlich, und es ist schwierig, die Lochmaskenfläche zu einer gewünschten Form auszugestalten. Außerdem besteht ein Problem insofern, als der Freiheitsgrad bei der Ausbildung von Elektroden gering ist, so dass eine Steuerung der Elektronenstrahlen praktisch unmöglich ist.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der obigen Probleme getätigt worden, und ihre Aufgabe ist es, eine Farbkathodenstrahlröhre und ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitzustellen, welche die Fokussiereigenschaft von Elektronenstrahlen über dem Bildschirmbereich verbessern, so dass die Luminanz bzw. Leuchtkraft des gesamten Bildschirms verbessert werden kann. Um die obige Aufgabe zu erfüllen, umfasst eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: einen Kolben, der mit einer Platte bzw. einem Panel mit einem Leuchtstoffschirm, der an bzw. auf einer Innenfläche des Panels ausgebildet ist, versehen ist, eine in dem Kolben angeordnete Elektronenkanone zum Emittieren von Elektronenstrahlen zu dem Leuchtstoffschirm, eine Lochmaske, die dem Leuchtstoffschirm zugewandt vorgesehen ist und eine Anzahl von Aperturen bzw. Öffnungen zur Ausgabe der Elektronenstrahlen aufweist, sowie dielektrische Schichten, die auf der Oberfläche der Lochmaske auf der der Elektronenkanone zugewandten Seite vorgesehen sind, wobei die dielektrischen Schichten auf beiden Seiten jeder der Aperturen positioniert sind, um durch Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl geladen zu werden und eine Elektronenlinse zum Einwirken auf die Elektronenstrahlen zu bilden.
Hierbei ist ein Verfahren zur Herstellung einer Farbkathodenstrahlröhre gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Farbkathodenstrahlröhre bestimmt, die umfasst: einen Kolben mit einem Panel mit einem an der Innenfläche des Panels ausgebildeten Leuchtstoffschirm, einer in dem Kolben angeordneten Elektronenkanone zum Emittieren von Elektronenstrahlen zu dem Leuchtstoffschirm und einer Lochmaske, die gegenüber dem Leuchtstoffschirm vorgesehen ist und mehrere Apertursäulen bzw. -spalten aufweist, die im wesentlichen parallel angeordnet sind und jeweils mehrere Aperturen aufweisen, die mit einem vorbestimmten Intervall vorgesehen sind, um die von der Elektronenkanone emittierten Elektronenstrahlen auszuwählen, sowie streifenförmige dielektrische Schichten, die auf einer Oberfläche der Lochmaske auf einer der Elektronenkanone zugewandten Seite vorgesehen sind, wobei die dielektrischen Schichten auf beiden Seiten jeder der Apertursäulen angeordnet sind und sich im wesentlichen parallel zu den Apertursäulen erstrecken, um durch Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl geladen zu werden, und eine Elektronenlinse zu bilden, die auf die Elektronenstrahlen einwirkt.
Das Verfahren umfasst: das Erstellen eines plattenartigen Masken-Basismaterials, in dem die Apertursäulen ausgebildet sind; das Ausbilden streifenförmiger Isoliermaterialschichten auf beiden Seiten jeder der Aperturen auf einer Oberfläche des Masken-Basismaterials gegenüber der Elektronenkanone; das Formen des Masken-Basismaterial, auf dem die Isoliermaterialschichten ausgebildet sind, zu einer vorbestimmten Form, wodurch die Lochmaske gebildet wird, und das Sintern der Isoliermaterialschichten auf der geformten Lochmaske, um die dielektrischen Schichten zu bilden.
Gemäß der nach obiger Beschreibung aufgebauten Farbkathodenstrahlröhre wird, wenn Elektronenstrahlen auf die dielektrischen Schichten während des Betriebs abgestrahlt werden, jede dielektrische Schicht negativ geladen und bildet eine Elektronenlinse, die auf die Elektronenstrahlen einwirkt. Wenn die Elektronenstrahlen die Aperturen der Lochmaske passieren, passieren die Strahlen zwischen dielektrischen Schichten, die auf beiden Seiten jeder Apertur vorgesehen sind, empfangen Reaktionskräfte von beiden Seiten durch die dielektrischen Schichten und werden dadurch zu der Apertur hin konvergiert. Auf diese Weise kann der Teil der Elektronenstrahlen, der zu den Aperturen hin wandert und der herkömmlicherweise mit der Lochmaske kollidiert, zu den Aperturen hin konvergiert werden, so dass er die Aperturen passiert. Dementsprechend nimmt die Menge an Elektronenstrahlen, welche die Aperturen passieren, zu, so dass die Dichte der Elektronenstrahlen, welche den Leuchtstoffschirm erreichen, gesteigert wird, wodurch die Leuchtkraft des Bildschirms verbessert wird.
Ferner werden gemäß der nach obiger Beschreibung aufgebauten Farbkathodenstrahlröhre die Elektronenstrahlen durch die dielektrischen Schichten konvergiert, die auf beiden Seiten jeder Apertur vorgesehen sind. Folglich ist es nicht notwendig, herkömmliche Elektroden vorzusehen, und es ist auch nicht nötig, diese Elektroden in Bezug aufeinander zu positionieren. Gleichzeitig kann durch Einstellen der Layoutposition, der Breite, der Höhe, der Dielektrizitätskonstante und dgl. jeder dielektrischen Schicht die Ladungsmenge der dielektrischen Schichten und die Kräfte der dielektrischen Schichten, die auf die Elektronenstrahlen einwirken, eingestellt bzw. angepasst werden, so dass der Fokussierzustand der Elektronenstrahlen einfach gesteuert werden kann.
Ferner kann der Fokussierzustand der Elektronenstrahlen so gesteuert werden, dass die Elektronenstrahlen in der Horizontalrichtung konvergieren und in der Vertikalrichtung divergieren. Bei diesem Fokussierzustand der Elektronenstrahlen kann ein Problem unter als Moiré bezeichneten Interferenzrändern auf einfache Weise bei einer Schattenmaske mit Brückenabschnitten vermieden werden.
Es daher möglich, eine Farbkathodenstrahlröhre zu erhalten, die einfach hergestellt werden kann und die einen ausgezeichneten Fokussierzustand über dem gesamten Bildschirmbereich erzielen kann.
Ferner werden gemäß dem Verfahren zur Herstellung einer Farbkathodenstrahlröhre gemäß der vorliegenden Erfindung Isoliermaterialschichten auf einem Masken-Basismaterial ausgebildet, und danach das Masken-Basismaterial geformt. Folglich kann eine Lochmaske in einer gewünschten Form einfach erhalten werden. Ferner ist es möglich, wenn die Isoliermaterialschichten auf dem Maskenmaterial ausgebildet werden, die Breite der Isoliermaterialschichten und deren Position relativ zu den Aperturen frei einzustellen. Dies ermöglicht eine Graduierung der Positionen der dielektrischen Schichten zwischen dem mittleren Teil und dem Umfangsteil der Lochmaske, so dass die dielektrischen Schichten in Übereinstimmung mit dem Fokussierzustand der Elektronenstrahlen bereitgestellt werden. Demgemäß ist es möglich, eine Farbkathodenstrahlröhre herzustellen, bei der ein ausgezeichneter Fokussierzustand über den gesamten Bildschirmbereich erhalten wird und die Luminanz bzw. Leuchtkraft verbessert wird. Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung dargelegt, und gehen teilweise aus der Beschreibung hervor oder können durch Umsetzung der Erfindung in die Praxis in Erfahrung gebracht werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mittels der nachstehend speziell dargelegten Einrichtungen und Kombinationen realisiert und erhalten werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die in die Patentbeschreibung aufgenommen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen die Erfindung und dienen zusammen mit der vorstehend gegebenen allgemeinen Beschreibung und der nachstehend vorgenommenen detaillierten Beschreibung der Ausführungsform zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Es zeigen:
1 eine Horizontal-Schnittansicht, die schematisch den Aufbau einer Farbkathodenstrahlröhre gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 eine Draufsicht zur Darstellung eines vergrößerten Teils eines Leuchtstoffschirms in der Farbkathodenstrahlröhre,
3A eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung des Aufbaus einer Lochmaske in der Farbkathodenstrahlröhre,
3B eine Draufsicht zur Darstellung eines vergrößerten Teils der Lochmaske,
4 eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung einer Beziehung zwischen der Lochmaske, dem Leuchtstoffschirm und Elektronenstrahlen,
5 eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung des Aufbaus einer Oberfläche der Lochmaske auf der der Elektronenkanone zugewandten Seite, auf der dielektrische Schichten ausgebildet sind,
6A eine Schnittansicht zur Darstellung einer Querschnittsstruktur der Lochmaske in einem mittleren Teil eines mit Aperturen versehenen Bereichs,
6B eine Schnittansicht zur Darstellung der Querschnittsstruktur der Lochmaske an einem Umfangsabschnitt des mit Aperturen versehenen Bereichs in der Langachsenrichtung,
7 eine Schnittansicht zur schematischen Darstellung eines Fokussierzustands von Elektronenstrahlen, welche den mittleren Teil des mit Aperturen versehenen Bereichs der Lochmaske passieren,
8 eine graphische Darstellung einer Beziehung der relativen Luminanz auf dem Bildschirm zu der durchschnittlichen Oberflächenrauigkeit der dielektrischen Schichten,
9 eine graphische Darstellung einer Beziehung der Nachbild-Zeit eines Anzeigebildes auf dem Bildschirm zu dem spezifischen Widerstand der dielektrischen Schichten pro Volumen,
10 eine graphische Darstellung einer Beziehung der relativen Luminanz des Bildschirms zu dem spezifischen Widerstand der dielektrischen Schichten pro Volumen,
11 eine Draufsicht zur Darstellung eines Masken-Basismaterials, das zur Herstellung der Lochmaske verwendet wird,
12 eine Schnittansicht zur Darstellung eines Zustands, bei dem eine Überzugsschicht auf einer Oberfläche des Masken-Basismaterials auf der der Elektronenkanonenanordnung zugewandten Seite ausgebildet ist, und zwar auf einer Herstellungsstufe der Lochmaske, und
13 eine Schnittansicht zur Darstellung eines vergrößerten Teils einer auf eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung anwendbaren Lochmaske.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Nachstehend wird eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Farbkathodenstrahlröhre einen Vakuumkolben 10. Der Vakuumkolben 10 hat eine Platte bzw. ein Panel 1, die bzw. das einen Umfassungsabschnitt 2 an seinem Umfang sowie eine im wesentlichen rechteckige Außenfläche aufweist, einen mit dem Umfassungsabschnitt des Panels verbundenen Trichter 4 und einen mit einem Teil kleinen Durchmessers des Trichters verbundenen zylindrischen Hals 3.
An der Innenfläche des Panels 1 ist ein Leuchtstoff schirm 6 ausgebildet. Ein Ablenkjoch 7 mit horizontalen und vertikalen Ablenkspulen ist an dem Außenumfang des Kolbens vom Hals 3 zum Trichter 4 angebracht. Eine Elektronenkanone 9, die drei Elektronenstrahlen 8R, 8G und 6B zu dem Leuchtstoffschirm 6 emittiert, ist im Hals 3 vorgesehen. Die Elektronenkanone 9 emittiert drei Elektronenstrahlen (B, G, R) in der Röhrenachsrichtung Z. Die Elektronenstrahlen umfassen einen mittleren Strahl 8G und gepaarte Seitenstrahlen 8B und 8R auf beiden Seiten des mittleren Strahls, die in ein- und derselben horizontalen Ebene durchlaufen, und sind in einer Linie in der Horizontalachsrichtung X angeordnet. Eine innere Abschirmung 11 ist innerhalb des Verbindungsteils vorgesehen, an dem das Panel 1 und der Trichter 4 miteinander verbunden sind.
Eine Lochmaske 12 ist in dem Vakuumkolben 10 gegenüber dem Leuchtstoffschirm 6 angeordnet und ist an einem rechteckigen Maskenrahmen 14 angebracht. Diese Lochmaske 12 hat eine Maskenhauptfläche 20, an der eine große Anzahl von Elektronenstrahl-Durchgangsöffnungen (nachstehend als Aperturen bezeichnet) zur Farbauswahl ausgebildet sind, und einen Umfassungsabschnitt 18, der sich vom Umfang der Maskenhauptfläche 20 erstreckt und am Maskenrahmen 14 befestigt ist. Die Maskenhauptfläche 20 und der Umfassungsabschnitt 18 werden später beschrieben. Die Lochmaske 12 ist abnehmbar an der Platte auf eine Weise gehaltert, dass elastische Halterungselemente 15, die am Maskenrahmen 14 befestigt sind, jeweils mit an der Innenfläche des Umfassungsabschnitts 2 des Panels 1 vorgesehenen Gewindestiften 17 in Eingriff stehen.
Der Vakuumkolben 10 mit dem Panel 1 und der Lochmaske 12 hat eine Röhrenachse Z, die sich durch die Mitte des Panels und der Elektronenkanone 9 erstreckt, eine Langachse (Horizontalachse) X, die sich senkrecht zu der Röhrenachse erstreckt, und eine Kurzachse (Vertikalachse) Y, die sich senkrecht zu der Röhrenachse und der Langachse erstreckt.
Bei der Farbkathodenstrahlröhre, die nach obiger Beschreibung aufgebaut ist, werden drei von der Elektronenkanone 9 emittierte Elektronenstrahlen 8B, 8G und 8R von dem außerhalb des Trichters 4 angebrachten Ablenkjoch 7 abgelenkt, um dadurch den Leuchtstoffschirm 6 über die Elektronenstrahl-Durchgangsöffnungen der Lochmaske 12 horizontal und vertikal abzutasten, so dass ein Farbbild angezeigt wird.
Wie in 2 gezeigt ist, hat der Leuchtstoffschirm 6 mehrere streifenförmige, schwarzes Licht absorbierende Schichten 40 und streifenförmige Dreifarben-Leuchtstoffschichten 42B, 42G und 42R. Die schwarzes Licht absorbierenden Schichten 40 erstrecken sich jeweils in der Kurzachsenrichtung Y des Panels 1 und sind parallel mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet, der zwischen benachbarten Schichten 40 in Intervallen in der Langachsenrichtung X aufrecht erhalten wird. Jede der drei Farbleuchtstoffschichten 42B, 42G und 42R ist an dem Spalt zwischen den Licht absorbierenden Schichten 40 vorgesehen und erstreckt sich in der Kurzachsenrichtung Y.
Wie in den 1 und 3B gezeigt ist, ist die Lochmaske 12 durch Pressformen gebildet und umfasst integral eine im wesentlichen rechteckige Maskenhauptfläche 20, die wie eine sanfte Kuppel geformt ist, und einen von dem Umfang 21 der Maskenhauptfläche vorstehenden Umfassungsabschnitt 18, der im wesentlichen senkrecht zu der Maskenfläche ist, über den gesamten Umfang der Maskenhauptfläche. Die Maskenhauptfläche 20 hat einen im wesentlichen rechteckigen, mit Aperturen versehenen Bereich 20a, an dem eine große Anzahl von Apertursäulen 19 in einer vorbestimmten Strukturteilung ausgebildet sind, und einen im wesentlichen rechteckigen, rahmenartigen, nicht mit Aperturen versehenen Bereich 20b, der den Umfang des mit Aperturen versehenen Bereichs umgibt.
Die Apertursäulen 19 erstrecken sich im wesentlichen parallel mit der Kurzachse Y und sind parallel mit einer vorbestimmten Anordnungsteilung in der Langachsenrichtung X vorgesehen. Außerdem ist jede Apertursäule 19 durch Anordnen mehrerer Aperturen 34 in einer Linie über eine Brücke 32 aufgebaut. Jede Apertur 34 ist in im wesentlichen rechteckiger Form ausgebildet, die schmal und lang ist, so dass die Breitenrichtung jeder Apertur parallel zu der Langachsenrichtung X der Lochmaske 12 ist, und ihre Längenrichtung parallel zu der Kurzachsenrichtung Y der Lochmaske. Ferner ist jede Apertur 34 durch ein Durchgangsloch festgelegt, welches in die Oberfläche der Lochmaske 12 auf der dem Leuchtstoffschirm zugewandten Seite mündet, und durch ein kleines Loch, das in die Oberfläche der Maske, auf der der Elektronenkanone zugewandten Seite mündet. Die größeren und kleineren Löcher kommunizieren miteinander.
Ferner sind die Aperturen 34 in einer Apertursäule 19 von anderen angrenzenden Apertursäulen mit einer Teilung von 1/2 in der Kurzachsenrichtung Y verschoben und sind somit in einem sogenannten Versatz angeordnet. Die Anordnungsteilung der Apertursäulen 19 ist auf verschiedene Werte zwischen dem mittleren Teil des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a und dem Umfangsteil in der Langachsenrichtung X eingestellt. Im einzelnen nimmt die Anordnungsteilung allmählich vom mittleren Teil des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a zu dem Umfangsteil in der Langachsenrichtung X zu.
In der Ausführungsform ist die Lochmaske 12 aus Inlar (Fe-Ni-Legierung) mit einer Plattendicke von 0,22 mm gebildet. Die Aperturenteilung in der Kurzachsenrichtung Y ist bei jeder Apertursäule 19 auf 0,6 mm eingestellt. Die Anordnungsteilung der Apertursäulen 19 in der Langachsenrichtung X ist auf eine variable Teilung eingestellt, die vom mittleren Teil der Maske zum Umfangsteil in der Langachsenrichtung zunimmt, wobei diese Teilung 0,75 mm nahe der Kurzachse Y und bis zu 0,82 mm am Umfangsteil in der Langachsenrichtung beträgt. Die Aperturgröße in der Breitenrichtung wird auf 0,46 mm in Bezug auf große Löcher an der Kurzachse Y eingestellt, und auf 0,50 mm in Bezug auf große Löcher am Umfangsteil in der Langachsenrichtung X. Die Aperturgröße in der Breitenrichtung wird auf 0,18 mm in Bezug auf kleine Löcher an der Kurzachse Y und auf 0,20 mm in Bezug auf kleine Löcher am Umfangsteil in der Langachsenrichtung X eingestellt. Ferner sind in dem Fall, in dem die Elektronenstrahlen in die Aperturen 19 am Umfangsteil in der Langachsenrichtung X unter einem Ablenkwinkel von 46° eintreten, diese Aperturen jeweils zu einer Form ausgebildet, deren großes Loch um 0,06 mm vom kleinen Loch versetzt ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Lochmaske 12 mehrere streifenförmige dielektrische Schichten 50, die auf der Oberfläche des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a auf der der Elektronenkanone zugewandten Seite vorgesehen sind. Diese dielektrischen Schichten 50 haben eine durchschnittliche Oberflächenrauigkeit von 0,2 μm oder weniger, vorzugsweise 0,15 μm oder weniger, und eine Dielektrizitätskonstante von 3 oder mehr, vorzugsweise 5 oder mehr. Außerdem beträgt der spezifische Widerstand der Schichten 50 pro Volumen 1,0E + 12 Ω·cm oder mehr und 1,0E + 15 Ω·cm oder weniger, vorzugsweise 5,0E + 12 Ω·cm oder mehr und 7,5E + 14 Ω·cm oder weniger. Diese durchschnittliche Oberflächenrauigkeit wird durch ein Oberflächenrauigkeits-Messgerät unter der Bedingung gemessen, dass der Cut-Off 0,08 mm beträgt. Die Dielektrizitätskonstante und der spezifische Volumenwiderstand werden basierend auf JIS C2141 "Ceramic Material Test Method for Electric Insulation" gemessen.
Genauer gesagt ist gemäß 4 bis 6B eine streifenförmige dielektrische Schicht 50 zwischen jeweiligen benachbarten Apertursäulen 19 an der Oberfläche des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a auf der der Elektronenkanone zugewandten Seite ausgebildet, d.h., die dielektrischen Schichten 50 sind auf beiden Seiten an jeder Öffnungssäule 19 ausgebildet. Jede Schicht 50 erstreckt sich in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der Kurzachse Y der Lochmaske 12.
Jede dielektrische Schicht 50 hat eine halbkreisförmige Querschnittsform und ist so ausgebildet, dass ihre Breite in der Langachsenrichtung X etwa 0,25 mm beträgt, und ihre Höhe beispielsweise etwa 0,03 mm–0,05 mm beträgt. Die Querschnittsform der dielektrischen Schicht 50 ist nicht auf eine halbkreisförmige beschränkt, sondern kann irgendeine Form annehmen, wie z.B. ein Rechteck oder dgl..
Außerdem ist jede dielektrische Schicht 50 durch Sintern eines Glas als Hauptbestandteil enthaltenden Isoliermaterials geformt. Ein bevorzugtes Material ist ein Pulver aus auf Lithium basierendem alkalischen Borosilikatglas. Die dielektrischen Schichten 50 sind durch Kneten des Glaspulvers mit einem auf Zellulose basierenden Binder und einem Lösemittel gebildet, um eine Glaspaste zu erhalten, durch Siebdruck der Glaspaste auf die Lochmaske und durch deren Trocknung/Sintern.
Falls die Oberflächenrauigkeit, die Dielektrizitätskonstante und der spezifische Widerstand geeignet sind, kann ein auf Wismut basierendes Borosilikatglas, Bleiglas oder dgl. anstelle des auf Lithium basierenden alkalischen Borosilikatglases verwendet werden. Diese Arten von Glas können ein Anpassungsmittel wie z.B. ein Pigment oder dgl. enthalten, um die Oberflächenrauigkeit, die Dielektrizitätskonstante und den spezifischen Volumenwiderstand der dielektrischen Schicht 50 anzupassen.
Die Positionen der dielektrischen Schichten 50 in Bezug auf die Apertursäulen 19 unterscheiden sich zwischen dem mittleren Teil des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a und dem Umfangsteil des mit Aperturen versehenen Bereichs in der Langachsenrichtung X. Wie in 6A gezeigt ist, befindet sich jede dielektrische Schicht 50 im wesentlichen im Zentrum zwischen benachbarten zwei Apertursäulen 19 im mittleren Teil des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a. Ferner treten im mittleren Teil des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a die Elektronenstrahlen 8 im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche der Lochmaske 12 ein. Es wird daher bevorzugt, dass die dielektrischen Schichten 50, die auf beiden Seiten jeder Apertur 34 positioniert sind, so vorgesehen sind, dass sie bilateral symmetrisch zueinander in Bezug auf die Apertur 34 sind.
Wie in 6B gezeigt ist, sind die am Umfangsteil des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a in der Langachsenrichtung X vorgesehenen dielektrischen Schichten näher am mittleren Teil in Bezug auf die Apertursäulen 19 vorgesehen als die dielektrischen Schichten, die im mittleren Teil des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a vorgesehen sind. Genauer gesagt, ist im peripheren Teil in der Langachsenrichtung X des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a jede zwischen zwei benachbarten Apertursäulen 19 vorgesehene dielektrische Schicht 50 so positioniert, dass sie nahe an der Apertursäule im Zentrum der Lochmaske positioniert ist.
Gemäß der nach obiger Beschreibung aufgebauten Farbkathodenstrahlröhre, wie sie in 7 gezeigt ist, kollidieren die von der Elektronenkanone 9 emittierten Elektronenstrahlen 8 teilweise mit den dielektrischen Schichten 50, wodurch die dielektrischen Schichten 50 zu Beginn des Betriebs negativ geladen werden. Da die dielektrischen Schichten 50 geladen sind, wird ferner eine niedrigere Spannung als Eb nach obiger Beschreibung an die dielektrischen Schichten angelegt. Infolgedessen kommt es zu einem Potentialgefälle zwischen der Lochmaske 12 und den dielektrischen Schichten 50. Das Potentialgefälle, die dielektrischen Schichten 50 und die rechteckigen Aperturen 34 der Lochmaske 12 bilden dabei eine vierpolige Linse, die als Elektronenlinse dient. Wie in 4 und 7 gezeigt ist, hat die vierpolige Linse eine Funktion des Fokussierens der Elektronenstrahlen 8, die einen Raum zwischen zwei benachbarten dielektrischen Schichten 50 zu den Aperturen 34 in einer länglichen Form passieren, welche eine schmälere Breite als der tatsächliche Aperturdurchmesser in der Breitenrichtung der Apertur 34 und eine Länge aufweist, die länger ist als ein tatsächlicher Aperturdurchmesser in dessen Längenrichtung.
Durch dieses Fokussieren der Elektronenstrahlen 8 in einer länglichen Form kann der Teil der Elektronenstrahlen, der bei herkömmlichen Fällen mit der Lochmaske kollidiert, durch die Aperturen 34 passieren gelassen und dem Leuchtstoffschirm 6 zugeführt werden. Ferner werden in der Längenrichtung der Aperturen 34, d.h. in der Kurzachsenrichtung Y der Lochmaske 12 diejenigen Teile der Leuchtstoffschicht, die von den Brücken 32 der Lochmaske 12 beschattet sind, von Elektronenstrahlen getroffen und emittieren Licht. In der Langachsenrichtung X kann die Dichte der Strahlflecken gesteigert werden. Auf diese Weise kann die Luminanz der Lichtemission des Leuchtstoffschirms verbessert werden.
Außerdem sind am Umfangsteil des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a der Lochmaske die dielektrischen Schichten 50 nahe den Apertursäulen 19 auf der Seite des Mittelteils der Lochmaske angeordnet, so dass eine Wirkung erzielt werden kann, die im wesentlichen ähnlich der oben beschriebenen ist. Infolgedessen kann eine ausgezeichnete Konvergenzeigenschaft oder Fokussiereigenschaft über dem gesamten Bildschirmbereich erzielt werden.
D.h., am Umfangsteil des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a in der Langachsenrichtung X treten die Elektronenstrahlen 8 schräg in die Oberfläche der Lochmaske ein. Wenn daher die auf beiden Seiten der Aperturen 34 vorgesehenen dielektrischen Schichten 50 so positioniert sind, dass sie bilateral symmetrisch zueinander in Bezug auf die Aperturen sind, wie durch doppelt strichpunktierte Linien in 6B angegeben ist, passieren die Elektronenstrahlen 8 nahe den dielektrischen Schichten 50 auf der Seite des mittleren Teils der Lochmaske und werden stark von den dielektrischen Schichten 50 beeinflusst. Daher werden die Elektronenstrahlen 8 um einen größeren Ablenkbetrag zur Umfangsseite des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a der Lochmaske abgelenkt und erreichen nur schwer eine vorbestimmte Position auf dem Leuchtstoffschirm.
Folglich können die Elektronenstrahlen 8 auf eine gewünschte Leuchtstoffschicht durch näheres Anordnen der dielektrischem Schichten 50 an den Apertursäulen 19 auf der Seite des Mittelteils der Lochmaske am Umfangsteil des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a in der Langachsenrichtung X auf eine gewünschte Leuchtstoffschicht fokussiert werden.
Diese Wirkung wird durch Verändern des Layout der dielektrischen Schichten 50 in Bezug auf die Apertursäulen 19 zwischen dem mittleren Teil und dem Umfangsteil des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a erhalten. Die gleiche Wirkung kann aber auch durch Ändern der Breite, Höhe oder der Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 50 zwischen dem mittleren Teil und dem Umfangsteil des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a der Lochmaske erzielt werden. Somit kann durch geeignetes Anordnen der dielektrischen Schichten 50 die Fokussiereigenschaft der Elektronenstrahlen gesteuert werden und eine ausgezeichnete Fokussiereigenschaft über dem gesamten Bereich des Bildschirms erhalten werden.
Gemäß von den Erfindern der vorliegenden Erfindung vorgenommenen Experimenten kann die Luminanz, falls die Farbkathodenstrahlröhre unter den oben beschriebenen Bedingungen betrieben wird, um etwa 20 Prozent gegenüber dem den herkömmlichen Fällen verbessert werden. Ferner kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine ausreichende Wirkung durch das Vorsehen von dielektrischen Schichten 50 mit einer Höhe von mehreren -zig μm in Bezug auf die Plattendicke der Lochmaske 12 erzielt werden, d.h. durch Ausbilden der dielektrischen Schichten 50 derart, dass sie einen Teil 50H mit einer maximalen Schichtdicke von 10 μm oder mehr aufweisen, wie in 5 gezeigt ist. Daher muss die Plattendicke der Lochmaske 12 nicht verstärkt werden, und es steht nicht zu befürchten, dass es zu einer Eclipse nach obiger Beschreibung kommt.
Wenn die Schichtdicke der dielektrischen Schichten 50 kleiner als 10 μm ist, werden die dielektrischen Schichten 50 durch Bestrahlung von Elektronenstrahlen geladen, es ist aber nicht möglich, eine Elektronenlinse mit einer ausreichenden Linsenstärke zu bilden, um auf die Elektronenstrahlen einzuwirken. Das untere Limit der Dicke der dielektrischen Schichten muss unter Berücksichtigung der Dielektrizitätskonstante und des spezifischen Volumenwiderstands des dielektrischen Materials, sowie der Bearbeitbarkeit bei der Ausbildung der dielektrischen Schichten bestimmt werden. Wenn die Dielektrizitätskonstante höher oder der spezifische Volumenwiderstand größer wird, kann die gleiche Wirkung wie die oben beschriebene mit dielektrischen Schichten mit geringerer Schichtdicke erhalten werden.
Dabei werden die dielektrischen Schichten 50 so ausgebildet, dass sie eine Dielektrizitätskonstante von 3 oder mehr, oder vorzugsweise 5 oder mehr aufweisen. Falls die Dielektrizitätskonstante kleiner ist als 3, ist es nicht möglich, eine Elektronenlinse mit einer ausreichenden Linsenstärke auszubilden, um auf die Elektronenstrahlen einzuwirken.
Die dielektrischen Schichten 50 werden so ausgebildet, dass sie eine mittlere Oberflächenrauigkeit von 0,2 μm oder weniger, oder vorzugsweise 0,15 μm oder weniger aufweisen. 8 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der mittleren Oberflächenrauigkeit und der relativen Luminanz auf dem Bildschirm. Die relative Luminanz ist ein Relativwert der Luminanz des Bildschirms der Kathodenstrahlröhre mit den dielektrischen Schichten 50 in Bezug auf diejenige der Kathodenstrahlröhre, bei der keine dielektrischen Schichten vorgesehen sind. Wie in 8 gezeigt ist, stellt sich heraus, dass die relative Luminanz durch Einstellen der mittleren Oberflächenrauigkeit der dielektrischen Schichten 50 auf 0,2 μm oder weniger stark verbessert werden kann.
Ferner werden die dielektrischen Schichten 50 so ausgebildet, dass sie einen spezifischen Volumenwiderstand von 1,0E + 15 Ω·cm oder weniger, vorzugsweise 7,5E + 14 Ω·cm oder weniger aufweisen. 9 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem spezifischen Volumenwiderstand und einer Nachbildzeit eines am Bildschirm angezeigten Bildes. Wie in 9 gezeigt ist, sind die an den dielektrischen Schichten geladenen elektrischen Ladungen, falls der spezifische Volumenwiderstand der dielektrischen Schichten 5 über 1,0E + 15 Ω·cm hinausgeht, schwer durch die Lochmaske 12 zu entladen, und daher ist viel Zeit erforderlich, um die dielektrischen Schichten 50 zu laden/entladen. Die Nachbildzeit wird stark verlängert. Außerdem tendieren Landepositionen der Elektronenstrahlen leicht zu einer Veränderung, wenn sich der Bestrahlungsbetrag der Elektronenstrahlen ändert, so dass eine Beeinträchtigung der Farbreinheit entstehen kann. Wenn in dieser Hinsicht der spezifische Volumenwiderstand der dielektrischen Schichten 50 auf 1,0E + 12 Ω·cm oder weniger eingestellt wird, kann die Nachbildzeit auf 0,8 s oder weniger verändert werden.
Außerdem werden die dielektrischen Schichten 50 so ausgebildet, dass sie einen spezifischen Volumenwiderstand von 1,0E + 12 Ω·cm oder mehr aufweisen, vorzugsweise 5,0E + 12 Ω·cm. 10 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem spezifischen Volumenwiderstand und der relativen Luminanz des Bildschirms. Wie in 10 gezeigt ist, werden die geladenen Elektronen, falls der spezifische Volumenwiderstand der dielektrischen Schichten 50 kleiner ist als 1,0E + 12 Ω·cm, leicht entladen, und die Elektronenlinse kann keine ausreichende Linsenstärke erreichen, obwohl die dielektrischen Schichten 50 durch Bestrahlen mit Elektronenstrahlen geladen werden. Daher ist es nicht möglich, eine ausreichende Konvergenzwirkung der Elektronenstrahlen zu erzielen, und die Luminanz kann nicht genügend verbessert werden. Wenn demgegenüber der spezifische Volumenwiderstand der dielektrischen Schichten auf 1,0E + 12 Ω·cm oder mehr eingestellt wird, kann eine Elektronenlinse mit ausreichender Linsenstärke ausgebildet werden, so dass die relative Luminanz des Bildschirms stark verbessert werden kann.
Als nächstes wird eine Erläuterung zu einem Verfahren zur Herstellung der Farbkathodenstrahlröhre gegeben, die nach obiger Beschreibung aufgebaut ist, und insbesondere zu einem Herstellungsverfahren der Lochmaske.
Zunächst wird, wie 11 zeigt, ein Masken-Basismaterial oder eine Flachmaske 52 mit einer rechteckigen Plattenform erstellt, und eine große Anzahl Aperturen 34 werden in dieser Zone gebildet, um den mit Aperturen versehenen Bereich 20a durch Ätzen wie bei herkömmlichenen Fällen zu bilden. Anschließend werden, wie in 12 gezeigt ist, streifenförmige Isoliermaterialschichten 53 auf beiden Seiten jeder Apertursäule auf der Oberfläche des Masken-Basismaterials 52 gegenüber der Elektronenkanone ausgebildet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird durch Kneten des Glaspulvers mit einem auf Zellulose basierenden Binder eine Glaspaste erhalten, und ein Lösemittel, wie z.B. ein Carbitolacetat oder dgl. wird durch ein Siebdruckverfahren in Form eines vorbestimmten Musters auf die Oberfläche des Masken-Basismaterials 52 gedruckt. Anschließend wird das entstandene Teil bei einer Temperatur von etwa 100°C bis 150°C getrocknet. Auf dieser Stufe werden die streifenförmigen Isoliermaterialschichten 53 aus einer Glaskomponente und einer Binderkomponente gebildet. Es ist nötig, als Binderkomponente eine Komponente auszuwählen, die kein Abschälen oder keine Rissbildung bei einem anschließenden Druckschritt verursacht. Da das Drücken des Masken-Basismaterials 52 bei einer Temperatur zwischen 150°C und 300°C durchgeführt wird, ist es nötig, dass der Binder nicht nur die oben beschriebenen Merkmale aufweist, sondern auch keine Zersetzung verursacht. Als Binder dieser Art kann ein auf Acryl basierendes Harz zusätzlich zu dem auf Cellulose basierenden Harz angewandt werden. Als nächstes wird das Masken-Basismaterial 52, auf dem die Isoliermaterialschichten 53 ausgebildet sind, an einer Pressform angebracht und einem Pressformvorgang unterzogen. Auf diese Weise wird eine Lochmaske 12 mit einer Maskenhauptfläche 20 und einem Umfassungsteil 18 mit einer gewünschten Form erzielt. Während des Pressformens wird ein wärmebeständiges Öl, wie Silikonöl oder dgl., allgemein auf die Form als Schmiermittel zum Verlängern der Lebensdauer der Form aufgebracht. Dieses Schmiermittel dringt jedoch in die getrockneten Isoliermaterialschichten ein und verhindert dadurch das Sintern von Glas. Daher ist es erwünscht, einen Pressformvorgang ohne Aufbringen eines Schmiermittels oder mit Aufbringung einer Überzugsschicht 54, die sich bei niedrigerer Temperatur als der Binder in den Isoliermaterialschichten 53 thermisch zersetzt, und zwar auf der gesamten Oberfläche des mit Aperturen versehenen Bereichs 20a des Masken-Basismaterials 52 oder nur auf den Isoliermaterialschichten 53, wie in 12 gezeigt ist. Auf Cellulose basierendes Harz, auf Acryl basierendes Harz oder dgl. kann als Überzugsmaterial verwendet werden.
Anschließend wird der Binder-Entfernungsprozess zum Ausbrennen des Binders in den Isoliermaterialschichten 53 und zum thermischen Zersetzen der Überzugsschicht 54 durchgeführt. Danach wird die gesamte Lochmaske 12 bei etwa 500 bis 650°C gesintert, so dass die Isoliermaterialschichten 53 dadurch gesintert werden, um dielektrische Schichten 50 zu bilden. Gleichzeitig wird die Oberfläche der Lochmaske 12 geschwärzt.
Durch die oben beschriebenen Prozesse wird eine Lochmaske 12 mit vorbestimmter Form mit streifenförmigen dielektrischen Schichten 50 erhalten, die auf ihrer Oberfläche auf der der Elektronenkanone zugewandten Seite ausgebildet werden.
Gemäß dem oben erwähnten Herstellungsverfahren werden streifenförmige Isoliermaterialschichten 53 ausgebildet, bevor das Masken-Basismaterial 52 zu einer gekrümmten Form ausgeformt wird, so dass die Isoliermaterialschichten präzise an vorbestimmten Positionen ausgebildet werden können. Außerdem wird keine Positionsverschiebung der Isoliermaterialschichten 53 während oder nach dem Pressformen verursacht. Daher ist es möglich, die Positionsgenauigkeit der dielektrischen Schichten 50, die schließlich endbearbeitet werden, genügend zu verbessern. Ferner können die Formungspositionen, die Breite und die Höhe der dielektrischen Schichten 50 einfach mittels Siebdruck gesteuert werden.
Darüberhinaus wird die Überzugsschicht 54 vor dem Pressformen ausgebildet, so dass ein Eindringen von Schmieröl verhindert wird. Infolgedessen ist es möglich, eine Beeinträchtigung bei der Kristallierung der dielektrischen Schichten 50 sowie ein Ablösen der dielektrischen Schichten 50 nach dem Sintern zu vermeiden. Nach dem Pressformen wird der Großteil der Überzugsschicht 54 durch den oben beschriebenen Binder-Entfernungsprozess und die Hitze des Sinterprozesses ausgebrannt. Außerdem wird die Überzugsschicht 54 durch einen späteren Waschschritt ausgewaschen, so dass die Funktion der Farbkathodenstrahlröhre hiervon nicht beeinflusst wird.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind Fachleuten leicht erkenntlich. Daher ist die Erfindung in ihren breit gefassten Aspekten nicht auf die spezifischen Details und repräsentativen Ausführungsformen beschränkt, die hier gezeigt und beschrieben sind. Entsprechend können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Geist oder Schutzumfang des allgemeinen erfinderischen Konzepts abzuweichen, wie es durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist.
Beispielsweise ist die obige Ausführungsform so aufgebaut, dass eine dielektrische Schicht auf jeder der beiden Seiten jeder Apertursäule vorgesehen ist. Wie in 13 gezeigt ist, können jedoch auch mehrere dielektrische Schichten 50, z.B. zwei dielektrische Schichten 50 auf jeder der beiden Seiten an jeder Apertursäule vorgesehen sein.
Gemäß diesem Aufbau kann die Zeit zum Laden/Entladen der dielektrischen Schichten 50 verkürzt werden. D.h., dass auf den dielektrischen Schichten 50 geladene Elektronen unmittelbar nach Abschluss des Betriebs der Farbkathodenstrahlröhre entladen werden müssen. Ferner müssen sich zur Beschleunigung der Entladegeschwindigkeit Elektronen unmittelbar zur Lochmaske bewegen, so dass Elektronen an den dielektrischen Schichten 50 nach dem Abschluss der Kollision der Elektronenstrahlen reduziert werden. Falls die Entladezeit zu lang ist, erscheint unerwünschterweise ein überflüssiges Nachbild auf dem Bildschirm.
Falls mehrere dielektrische Schichten 50 auf jeder der beiden Seiten an jeder Apertursäule nach obiger Beschreibung vorgesehen sind, kann folglich der gleiche Konvergenzeffekt wie der oben beschriebene erzielt werden, auch wenn die Breite, die Höhe und dgl. jeder dielektrischen Schicht im Vergleich zu dem Fall, bei dem nur eine dielektrische Schicht auf jeder Seite vorgesehen ist, reduziert sind. Ferner bewegen sich durch Reduzieren der Breite, Höhe und dgl. jeder dielektrischen Schicht die an den Oberflächen der dielektrischen Schichten geladenen Elektronen über eine kürzere Strecke auf den Oberflächen, um die Lochmaske zu erreichen. Infolgedessen kann die Entladezeit verkürzt werden. Dementsprechend kann das Auftreten überflüssiger Nachbilder reduziert werden.
Außerdem ist die Form jeder in der Lochmaske ausgebildeten Apertur bzw. Öffnung nicht auf eine rechteckige Form begrenzt, sondern kann auch kreisförmig sein. Die Leuchtstoffschichten auf der Seite des Leuchtstoffschirms sind nicht auf streifenförmige Schichten begrenzt, sondern können auch punktförmige Schichten sein. Ferner müssen die dielektrischen Schichten nur auf beiden Seiten jeder Apertur vorgesehen sein, so dass sie eine vierpolige Linse bilden. Folglich sind die dielektrischen Schichten nicht auf streifenförmige Schichten begrenzt, sondern können jeweils zu einer vorbestimmten Form strukturiert sein, wie z.B. einer Inselform, einer Punktform oder dgl.. Ebenso sind die Größe und die Form jeder in der oben beschriebenen Ausführungsform vorgeschlagenen Komponenten lediglich Beispiele und können daher auf verschiedene Weise je nach Bedarf modifiziert werden.
Ferner ist die Lochmaske, die als Farbauswahlelektrode dient, in der vorliegenden Erfindung nicht auf eine pressgeformte Maske beschränkt, sondern kann auch eine gespannte Maske sein, auf die eine Spannung ausgeübt wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Probleme getätigt und ihre Aufgabe besteht darin, eine Farbkathodenstrahlröhre und ein Verfahren zur Herstellung desselben bereitzustellen, welche die Fokussiereigenschaft von Elektronenstrahlen über dem gesamten Bildschirmbereich so verbessern, dass die Luminanz bzw. Leuchtkraft des gesamten Bildschirms verbessert werden kann.

Claims

Farbkathodenstrahlröhre mit: einem Kolben (10), der mit einem Panel (1) mit einem Leuchtstoffschirm (6), der an bzw. auf einer Innenfläche des Panels ausgebildet ist, aufweist, einer in dem Kolben angeordneten Elektronenkanone (9) zum Emittieren von Elektronenstrahlen zu dem Leuchtstoffschirm, einer Lochmaske (12), die dem Leuchtstoffschirm zugewandt vorgesehen ist und eine Anzahl von Aperturen (34) zur Auswahl der Elektronenstrahlen aufweist, gekennzeichnet durch dielektrische Schichten (50), die auf der Oberfläche der Lochmaske auf der der Elektronenkanone zugewandten Seite vorgesehen sind, wobei die dielektrischen Schichten auf beiden Seiten jeder der Aperturen (34) positioniert sind, um durch Bestrahlung mit den Elektronenstrahlen geladen zu werden und eine Elektronenlinse zum Einwirken auf die Elektronenstrahlen zu bilden.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, wobei die dielektrischen Schichten einen durchschnittlichen Oberflächenrauigkeit von 0,2 μm oder weniger, eine Dielektrizitätskonstante von 3 oder mehr, sowie eine Volumen-Widerstandsfähigkeit von 1,0E + 12 bis 1,0E + 15 Ω·cm aufweisen.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, wobei die Lochmaske mehrere Aperturspalten aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, und die dielektrischen Schichten in Streifen ausgebildet sind, die sich im wesentlichen parallel zu den Aperturspalten erstrecken.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, wobei die dielektrischen Schichten einen Teil mit einer maximalen Schichtdicke von 10 μm oder mehr aufweisen.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, wobei die Lochmaske einen im wesentlichen rechteckigen Öffnungsbereich bzw. mit Aperturen versehenen Bereich aufweist, in dem die Aperturen ausgebildet sind und der eine Langachse und eine Kurzachse besitzt, die senkrecht zueinander sind und eine Röhrenachse durchsetzen, und jede der Aperturspalten mehrere, im wesentlichen rechteckige Aperturen aufweist, die in der Kurzachsenrichtung des Aperturbereichs angeordnet sind und von denen jede eine Breite in der Langachsrichtung des Aperturbereichs aufweist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, wobei der Leuchtstoffschirm streifenförmige Leuchtstoffschichten aufweist, die sich im wesentlichen parallel zu der Kurzachse der Lochmaske erstrecken.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, wobei mehrere der streifenförmigen dielektrischen Schichten auf jeweils beiden Seiten jeder der Aperturspalten vorgesehen sind.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, wobei Layoutpositionen der dielektrischen Schichten in Beziehung zu den Aperturspalten sich zwischen einem Mittelteil des Aperturbereichs und einem peripheren Teil des Aperturbereichs in einer Richtung der Langachse unterscheiden.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 8, wobei die dielektrischen Schichten, die am peripheren Teil des Aperturbereichs in der Richtung der Langachse vorgesehen sind, näher am Mittelteil bezüglich der Aperturspalten angeordnet sind als die im Mittelteil des Aperturbereichs vorgesehenen dielektrischen Schichten.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, wobei die dielektrischen Schichten, die im Mittelteil des Aperturbereichs vorgesehen sind, jeweils eine unterschiedliche Breite zu der der an einem peripheren Teil des Aperturbereichs vorgesehenen dielektrischen Schichten in der Richtung der Langachse aufweisen.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, wobei die dielektrischen Schichten aus einem Glas als Hauptkomponente enthaltenden Isoliermaterial gebildet sind.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 11, wobei die dielektrischen Schichten mit auf Lithium basierendem alkalischem Porosilikatglas und/oder auf Wismut basierendem Porosilikatglas und/oder Bleiglas als Hauptkomponente ausgebildet sind.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, wobei die dielektrischen Schichten eine Oberflächenrauhigkeit von 0,15 μm oder weniger aufweisen.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, wobei die dielektrischen Schichten eine Dielektrizitätskonstante von 5 oder mehr aufweisen.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, wobei die dielektrischen Schichten einen Volumen-Widerstandswert von 5,0E + 12 bis 7,5E + 14 Ω·cm aufweisen.
Verfahren zur Herstellung einer Farbkathodenstrahlröhre, umfassend einen Kolben (10) mit einem Panel (1) mit einem Leuchtstoffschirm (6), der an bzw. auf einer Innenfläche des Panels ausgebildet ist, einer im Kolben angeordneten Elektronenkanone (9) zum Emittieren von Elektronenstrahlen zu dem Leuchtstoffschirm, einer Lochmaske (12), die dem Leuchtstoffschirm zugewandt vorgesehen ist und mehrere Aperturspalten (34) aufweist, die im wesentlichen parallel vorgesehen sind und jeweils mehrere in einem vorbestimmten Intervall angeordnete Aperturen aufweisen, um die von der Elektronenkanone emittierten Elektronenstrahlen zu selektieren, und streifenförmigen dielektrischen Schichten (50), die auf der Oberfläche der Lochmaske auf der der Elektronenkanone zugewandten Seite vorgesehen sind, wobei die dielektrischen Schichten auf beiden Seiten jeder der Aperturspalten angeordnet sind und sich im wesentlichen parallel zu den Aperturspalten erstrecken, um durch Bestrahlung mit den Elektronenstrahlen aufgeladen zu werden und um eine Elektronenlinse zu bilden, die auf die Elektronenstrahlen einwirkt, wobei das Verfahren umfasst: Erstellen eines plattenartigen Masken-Basismaterials, in dem die Aperturspalten ausgebildet werden, Formen von streifenförmigen Isoliermaterialschichten (50) auf beiden Seiten jeder der Aperturen auf einer der Elektronenkanone zugewandten Oberfläche des Masken-Basismaterials, Formen des Masken-Basismaterials, auf dem die Isoliermaterialschichten ausgebildet sind, zu einer vorbestimmten Form, wodurch die Lochmaske gebildet wird, und Sintern der Isoliermaterialschichten auf der geformten Lochmaske, um die dielektrischen Schichten zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Masken-Basismaterial pressgeformt wird, um die Lochmaske zu formen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei eine Überzugsschicht, die das Eindringen eines Schmieröls verhindert, auf den streifenförmigen Isoliermaterialschichten ausgebildet und danach das Masken-Basismaterial pressgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei ein Glas als Hauptkomponente enthaltendes Isoliermaterial im Siebdruck bearbeitet wird, um die Isoliermaterialschichten zu bilden.