JP2000502499A - カラー陰極線管と色選択電極を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 カラー陰極線管はシャドウマスクを有している。シャドウマスクに、蛍光体スクリーンに面している側において２０以下の数の平均のＺを有する材料の層が設けられている。層は、好ましくは、電着によって沈積される。

Description

【発明の詳細な説明】 カラー陰極線管と色選択電極を製造する方法 本発明は、電子を発生するための手段、エレクトロルミネッセントの蛍光体ス クリーン、および上記手段と蛍光体スクリーン間に位置された色選択電極を含ん でいるカラー陰極線管に関する。 本発明はまた、カラー陰極線管のための色選択電極を製造する方法に関する。 そのようなカラー陰極線管は既知であり、そしてそれらは、例えば、テレビジ ョン装置とコンピュータのモニタに使用されている。そのような陰極線管は、真 空容器内に、電子、通常３つの共面電子ビームを発生するための手段と、電子が 突き当たるエレクトロルミネッセントのスクリーンを含んでいる。電子ビーム発 生手段と蛍光体スクリーンの間に、色選択電極（時々、シャドウマスクと呼ばれ る）が設けられている。 カラー陰極線管の重要な面は、蛍光体スクリーン上に表示された画像の質であ る。 本発明の目的は、最初のパラグラフに述べられたタイプのカラー陰極線管の画 像の質を改善することにある。 この目的のために、本発明によるカラー陰極線管は、色選択電極が、少なくと も蛍光体スクリーンに面している色選択電極の表面において、２０より小さい平 均原子量の数Ｚ（Ｚ＜２０）を有する電気的に非導電材料の層で覆われているこ とを特徴としている。 層を設けることは蛍光体スクリーン上の画像のコントラストを増加し、そして 以下に説明されるように、画像の演色を改善する。 本発明者らは、電子ビームが蛍光体スクリーンに突き当たるときビームの一部 が反射され、そしてシャドウマスクに突き当たることを実感した。これらのいわ ゆる“後方散乱”電子は、シャドウマスクによって蛍光体スクリーンに反射され 得る。後方散乱電子は、蛍光体スクリーンに突き当たるに際して、浮遊光が形成 されることを引き起こす。上記浮遊光はコントラストを減少させる。低い平均原 子量の数Ｚ（２０以下、好ましくは≦１０）を有する材料の層を設けることは、 蛍光体スクリーンに到達する浮遊電子の数を減少させ、コントラストの増加に帰 着する。 層を設けることは、ゆるい粒子が形成されることを引き起こし得る。そのよう なゆるい粒子は電子ビームを発生させるための手段の性能にとって不利益であり 、特に、もし、そのような粒子が電気的に導電性であるならば不利益である。本 発明者らは、非導電材料の層を設けることが、層を設けることの不利益な結果を 減少させることを実感した。 本発明の実施の形態においては、低いＺの数を有する材料は、Ａｌ₂Ｏ₃（酸化 アルミニウム）、ＳｉＯ₂（酸化シリコン）およびＢＮ（窒化ホウ素）によって 形成されるグループの材料を含んでいる。そのような材料はよい結果を与えるこ とが見い出された。好ましくは、Ａｌ₂Ｏ₃が使用された。 好ましくは、蛍光体スクリーンに面している表面上のシャドウマスク上に設け られた低いＺの数を有ずる材料の層の平均の厚さは、０．５μmと４．５μmの間 にある。この厚さの範囲において、観視者によって知覚された画像の質の重要な 面であるコントラストは増加される。より大きな厚さ（４．５μm 以上）の層を 適用することは、また画像の質の重要な局面である画像の輝度を減少させる。色 選択電極の２つの最も一般に使用されるタイプに対して、画像の質における最適 な改善は僅かに異なった厚さの範囲において生じる。スロットタイプの色選択電 極に対して層の厚さは好ましくは１．５μmと４μmの間であり、六辺形タイプの 色選択電極に対して層の厚さは好ましくは１μmと３μmの間である。 好ましくは、層は電着（電気泳動）によって設けられる。電着は、充分に一様 な厚さを有する滑らかな層が色選択電極上に沈積されることを可能にする。電着 のプロセスにおいては、色選択電極が層の材料（例えば、Ａｌ₂Ｏ₃）を含んでい る懸濁液の中に浸される。色選択電極と懸濁液中に沈められた反対電極（陽極） との間に電位差を印加ずることは、層の材料が色選択電極上に沈積されることを 引き起す。次に、マスクは電解槽から取り除かれ、ゆすぎの槽でゆすがれ、そし て乾燥される。色選択電極が懸濁液から引き出されるとき、懸濁液の幾らかは穴 に残っていて、そしてそれは色選択電極の穴を塞ぐことを引き起し得るけれども 、 そのような穴の塞ぎは起らないことが実験的に見い出された。懸濁液の乾燥中に 、穴の中の液体の膜は壊れて開き、そして滑らかな層が形成される。本発明の方 法は、電気泳動によって低いＺの数を有する非導電材料の層が色選択電極上に沈 積されることを特徴としている。好ましくは、沈積した層の厚さは０．５μmと ４．５μmの間の範囲である。 本発明のこれらおよび別の要旨は、例示によりそして添付図面を参照して大へ ん詳細に説明されるであろう。 図面において、 図１は、カラー陰極線管を示している。 図２は、色選択電極の詳細を示している。 図３Ａは、輝度と層の厚さ間の関係をグラフ的に示している。 図３Ｂは、コントラストと層の厚さ間の関係をグラフ的に示している。 図４は、色点と層の厚さ間の関係をグラフ的に示している。 図５は、シャドウマスク上に層を電着するためのセットアップを概略的に示し ている。 図１は、陰極線管１の部分透視図である。上記陰極線管１は、表示窓２とネッ ク４を有する排気された管球容器３を含んでいる。ネック内に、この例において は、３つの電子ビーム６，７および８を発生するための電子銃５が設けられてい る。表示窓２の内側に、この例においては、赤、緑および青に発光する蛍光体素 子を含んでいるルミネッセントの表示スクリーン９が設けられている。スクリー ン９への途中で、上記電子ビーム６，７および８は、ネックとコーン間の接続点 に位置される偏向ユニット１０によってスクリーン９を横切って偏向され、そし て色選択電極、本例においては、アパーチャ１２を有する薄いプレートを含んで いるシャドウマスク１１を通り過ぎる。電子ビーム６，７および８は互いに関し て小さい角度で上記アパーチャ１２を通り過ぎ、そして各電子ビームは唯一つの 色の蛍光体素子に突き当たる。色選択電極は支持手段１４によって吊るされてい る。通常、等しい高電圧がスクリーンとシャドウマスクに印加されている（２５ ｋＶｏｌｔ〜３０ｋＶｏｌｔ）。この例においては、内部磁気シールド（ＩＭＳ ）３１が、色選択電極、または色選択電極のフレーム、または支持手段に取り付 け られている。 図２はカラー陰極線管の断面図であり、スクリーン９の前において吊るされて いるシャドウマスク１１をより詳細に示している。この例において、表示窓は、 例えば、自由端の部分１７を有するピン１６の形状の支持手段が設けられている 隅において起こされたエッジ１５を有している。ピン１６の自由端の部分１７は 、吊す手段の弾性要素中のアパーチャに部分的に突き出している。シャドウマス ク１１は、シャドウマスクの頑丈さを増加させるためにフレーム２４に取り付け られている。電子ビーム１９はシャドウマスクのアパーチャ１２を通り過ぎ、そ してスクリーン９の蛍光体素子上に入射される。シャドウマスクが吊るされる方 法は、本発明の枠組内において本質的でなく、そして図２は単に例を示している 。電子ビーム１９は、蛍光体スクリーンに突き当たるに際して、その運動のエネ ルギーの一部または全部を解放し、そして表示窓２を通して光を放射する蛍光体 を刺激する。 しかしながら、幾らかの電子はスクリーン９によって反射され（図２において 、矢印１９１によって概略的に示される）、そしてシャドウマスク１１に突き当 たる。上記電子１９１は図２の上記シャドウマスクによって後方散乱され、この プロセスは矢印１９２によって概略的に示されている。これらの後方散乱された 電子１９２が蛍光体スクリーンに突き当たるとき、それらは上記蛍光体スクリー ンを刺激し、それによって画像の質を減少させる不所望の浮遊光の放射を引き起 こす。画像の質の減少は、それ自体コントラストの減少、色点の変化、またはそ の他の点として表され得る。本発明の目的は上述した影響を減少させることであ り、それによって画像の質を増加させる。 この目的のために、シャドウマスクには、少なくとも蛍光体スクリーン９に面 しているシャドウマスクの側において、低い平均原子の数（Ｚ＜２０）を有する 非導電材料の層２２が設けられている。本発明の枠組内において、材料の平均Ｚ の数は次のように規定される： 組成Ａ_xＢ_yＣ_zの材料に対して、平均Ｚの数は、 （ｘ＊ＺＡ＋ｙ＊ＺＢ＋ｚ＊Ｚc）／（ｘ＋ｙ＋ｚ）である。こうして、 Ａｌ₂Ｏ₃に対して、平均Ｚの数は（２＊１３＋３＊８）／５＝１０である。 Ｆｅ₂Ｏ₃に対しては、平均Ｚの数は２．０である。 ２０より低い平均Ｚの数を有する層を設けることは、後方散乱電子１９２の数 とエネルギを減少させ、それによって浮遊光の放射を減少させる。層２２が非導 電性であるという事実は、もしどんなゆるい粒子が層２２から分離されるとして もそれらは管の残余に不利に影響しないという重要な利益を有している。導電性 の材料は、特に電子を発生させるための手段の中に短絡回路を生じさせる。この 点において、炭素は導電材料と考えられるべきである。炭素の粒子は短絡回路を 生じさせ、そして浮遊電子を放射する。 本発明の実施の形態において、低いＺの数を有する材料は、酸化物または窒化 物、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウム）、ＳｉＯ₂（酸化シリコン）および ＢＮ（窒化ホウ素）によって形成されるグループの材料を含んでいる。炭化物も また使用され得る。そのような材料は良い結果を与えることが見い出された。好 ましくは、Ａｌ₂Ｏ₃が使用される。酸化物と窒化物は、通常、ＣＲＴの製造中に 使用される温度によく耐えることのできる不活発な材料であり、そして管内の真 空の汚染を引き起こさない。 図３Ａと３Ｂは、マスク上のＡｌ₂Ｏ₃の層の厚さｄ（μm）の関数として、マ スクの中央の領域に対しての輝度Ｌ（ｃｄ／m²）とコントラストＣ（ｄＢ）をそ れぞれ示している。層２２の厚さｄが増加するにつれて、コントラストＣは、そ れが最大値に達するまで増加する。コントラストは暗い環境によって測定され、 そして： Ｃ_dB＝｜１０¹⁰ｌｏｇ（Ｌ_min／Ｌ_max）｜ によって規定され、 ここに、Ｌ_maxはテスト画像の明るい部分において測定され、そしてＬ_minはテス ト画像の暗い部分において測定される。ｌだけＣが増加することは、Ｌ_min （ 同じＬ_maxに対して）がほぼ２６％だけ減少されることを意味している。ほぼ０ ．５のＣの増加は肉眼に見える。しかしながら、輝度Ｌは、層２２の厚さｄが増 加されるにつれて減少する。カラー陰極線管の視覚性能は両方のパラメータに依 存し、そしてそれ故層２２の厚さは、好ましくは、０．５μmと４．５μmの間の 範囲である。０．５μmより低い値に対してはコントラストの増加が小さく、高 い値に対しては輝度が目に見えるほど減少する。図３Ａと３Ｂにおける厚さの点 に関して、以下の観察がなされる。Ａｌ₂Ｏ₃の層は幾らか多孔性であり、見積ら れた充填比は６５％である（すなわち、層の６５％がＡｌ₂Ｏ₃で、残りが真空で ある）。層の密度に依存して、好ましい厚さの範囲におけるピークは僅かにより 厚い、またはより薄い層にシフトし得た。一般に、層が密であればあるほど、カ ラー陰極線管の性能はよい。低い充填比の場合には、より厚い層がコントラスト において所望の増加に達するために要求される。しかしながら、より大きい厚さ においては、輝度の減少がより大きい。例えば、５０％〜６５％の充填比におい ては、２μmの厚さを有する層はほぼ１ｄＢのコントラストＣの増加（図３Ｂ） に、そしてほぼ４％の輝度Ｌの減少（図３Ａ）に帰着する。低い充填比、例えば 、３０％を有する層は、コントラストＣにおいて同じ増加を達成するために４μ mの厚さであるべきである。しかしながら、輝度Ｌの減少は８％に２倍にされる であろう。好ましくは、層の充填比は５０％である。層の充填比は、例えば、層 の平均の厚さと量／cm比を測定することによって決定され得る。これらのパラメ ータによって、グラム／ｃｃにおける特定量が決定され得る。層の特定量と層が 作られている材料の特定量との間の比が、充填比である。充填比はまた、像、例 えば、ＳＥＭ像によっても決定される。高い充填比は、さらに、粒子間の付着が 強力に改善されるという有利さを有している。粒子が分離される（こうして、ゆ るい粒子になる）可能性が減少される。 図３Ａと３Ｂは、スロットタイプのシャドウマスクに対する結果を与えている 。そのようなシャドウマスクは、例えば、テレビジョン受信機で使用されている 。最も好ましい厚さの範囲は１．５μmと４μmの間に存在する。六辺形タイプの シャドウマスク（そこにおいては、シャドウマスクのアパーチャはざっと六辺形 のパターンを形成する）に対しては、最も好ましい層の厚さは僅かに低い値、す なわち１μmと３μmの間に存在する。 画像の質における改善から離れて、改善された演色のために、蛍光体の色飽和 が改善される。または、より正確には、“赤”、“緑”および“青”の蛍光体の 色点が改善される。図２に示される影響（後方散乱電子の生成）は、唯１つのタ イプの蛍光体（例えば、赤の蛍光体）が直接に電子ビームによって刺激されると きでさえ、幾つかの青と緑の浮遊光が生成されることを意味している。従って、 “赤”の色は浮遊光のため汚染され、そしてそれは、色点が青および／または緑 の方向にシフトされることを意味している。図４Ａと４Ｂは、層２２の厚さの関 数として、スクリーンの中央における（図４Ａ）とスクリーンの隅における（図 ４Ｂ）赤の色点のＸ座標を示している。ｘ座標はＣＩＥ色度図に従って計算され ている。色点赤のｘ座標は中央で１０ポイント（０．０１０）だけ改善され、そ して隅において１５ポイント（０．０１５）だけ改善されている。１０ポイント の改善は明らかに知覚される。 本発明はまた、電子を発生するための手段、エレクトロルミネッセントの蛍光 体スクリーン、および上記手段と蛍光体スクリーン間に位置された色選択電極を 含んでいる陰極線管を製造する方法に関し、製造過程中に、２０以下のＺの数を 有する非導電材料の層が電着によってシャドウマスク上に設けられていることを 特徴としている。 電着は幾つかの有利さを有している。層はよくシャドウマスクに付着し、層の 厚さはシャドウマスク上でほぼ一定である。さらに、層の密度（充填比）は比較 的高い（５０％〜７０％）。コントラストの増加は得られるけれども、スプレイ によって設けられた層は、シャドウマスクへの減少した付着性、層の厚さの幾ら かの変化、および層のより高い有孔性（層の高い有孔性は低い充填比を意味する ）を呈する。従って、シャドウマスク上にスプレイされた層を有する陰極線管の 視覚の性能は、電着によって得られた層を有する陰極線管の視覚の性能より劣っ ていて、その理由は、輝度はより少なく、そしてスプレイされた層は電着された 層よりもっとゆるい粒子を生じさせ、そしてシャドウマスク上の層の厚さにより 大きい変化があるからである。 図５は、シャドウマスク５２上にＡｌ₂Ｏ₃層の電着のためのセットアップ５１ を概略的に示している。例えば、ポリプロピレンの電解槽５３の中に、電着のた めの懸濁液５４が存在し、そしてそれは、例えば、次の組成： ６．１４ｇ Ａｌ₂Ｏ₃（平均粒子サイズ０．２μｍ−０．４μｍ ２６．２ｇ ＰＭＡ（ポリメチルアクリレート） ０．００６８ｇ ＡＳＡ（静電防止剤）Ｓｈｅｌｌ製 １０００ｇ Ｓｈｅｌｌゾル（Ｓｈｅｌｌ，ＴＤ４０） を有している。 電解槽５３の中に陽極５５があり、そして覆われるべきシャドウマスク５２は 陰極として使用されるマスクは電解槽中に導かれ、そして、例えば、所望の厚さ に依存して１０秒〜１００秒間、マスクと陽極との間に６００Ｖ，０．１６ｍＡ を印加することによって、Ａｌ₂Ｏ₃の層がマスク上に沈積される。次に、マスク が電解槽から取り除かれ、例えばＩＲランプで乾燥される。色選択電極が懸濁液 から引き出されるとき、懸濁液の幾らかは孔に残っていて、そしてそれが色選択 電極の穴を塞ぐことを引き起し得るけれども、そのような穴の塞ぎは起こらない ことが実験的に見いだされた。懸濁液の乾燥中に、穴の中の液体の膜は壊れて開 き、そして滑らかな層が形成される。 ＰＭＡの代わりに、ＰＡＭＡ（ポリアルキルメチルアクリレート）のような他 の材料も使用され得る。 電解槽中のＡｌ₂Ｏ₃粒子のサイズに関して、それらは好ましくは０．５μｍよ りもっと小さいことが見い出された。上記に示されたように、シャドウマスク上 に層２２を設けることは改善された画像の質に帰着する。別の改善は、陰極線管 の他の内側の部分に同様な層（好ましくは、ほぼ同じ厚さと低いＺの数（Ｚ＜２ ０）を有する非導電性の層）を設けることによって可能である。そのような部分 の１つはシャドウマスクのフレームである。幾らかの電子はシャドウマスクのフ レーム上に散乱される。シャドウマスクのフレームに層２２を設けることは、さ らに画像の質を改善する。本発明による処理の好ましい実施の形態において、層 は、色選択電極のアセンブリ上と色選択電極のフレーム上に電着される。もし、 陰極線管がＩＭＳ（内部磁気シールド）を含むならば、もし上記ＩＭＳにまた、 少なくともシャドウマスクに面している表面において低いＺの数（Ｚ＜２０）の 非導電性の層が設けられるならば、画像の質の別の改善が得られる。そのような 層は幾つかの有利さを有している。ゲッタ（慣習的な陰極線管は、管の真空を改 善するためにゲッタを有している）の容量は、ゲッタ材料とＩＭＳとの間に分離 層があるため、増加される。コントラストは増加される。好ましくは、層は電着 によってＩＭＳに沈積される。層の厚さは１μｍ〜５μｍの範囲にあり、そして 好ましくは、層は５０％以上の充填比を有している。 本発明は例によって記述された。本発明の枠組の中で多くの変形が可能である 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティンメルマンス ヘラルダ マリア ヘ レナ オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 ファン ユーデン マリア クリスティア ーン オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 ブラウハ マーセル オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電子を発生するための手段、エレクトロルミネッセントの蛍光体スクリーン 、および前記手段と蛍光体スクリーン間に位置された色選択電極を含んでいる カラー陰極線管において、 色選択電極は、少なくとも蛍光体スクリーンに面している色選択電極の表面 において、２０より小さい平均原子量の数Ｚ（Ｚ＜２０）を有する電気的に非 導電材料の層で覆われていることを特徴とするカラー陰極線管。 ２．請求の範囲第１項記載のカラー陰極線管において、低いＺの数を有する材料 は、Ａｌ₂Ｏ₃ （酸化アルミニウム）、Ｓ₁Ｏ₂ （酸化シリコン）およびＢＮ （窒化ホウ素）によって形成されるグループの材料を含んでいることを特徴と するカラー陰極線管。 ３．請求の範囲第１項記載のカラー陰極線管において、蛍光体スクリーンに面し ている表面上のシャドウマスク上に設けられた低いＺの数を有する材料の層の 平均の厚さは、０．５μｍと４．５μｍの間の範囲であることを特徴とするカ ラー陰極線管。 ４．請求の範囲第１項記載のカラー陰極線管において、層の充填比は５０％より 高いことを特徴とするカラー陰極線管。 ５．電子を発光するための手段、エレクトロルミネッセントの蛍光体スクリーン 、前記手段と蛍光体スクリーン間に位置された色選択電極、および内部磁気シ ールドを含んでいるカラー陰極線管において、 蛍光体スクリーンに面している色選択電極に面している少なくとも内部シー ルドの表面は、２０より小さく平均原子量の数Ｚ（Ｚ＜２０）を有する電気的 に非導電材料の層で覆われていることを特徴とするカラー陰極線管。 ６．電子を発光するための手段、エレクトロルミネッセントの蛍光体スクリーン 、および前記手段と蛍光体スクリーン間に位置された色選択電極を含んでいる 陰極線管を製造する方法において、 製造過程中に、２０以下のＺの数を有する非導電材料の層が電着によってシ ャドウマスク上に設けられていることを特徴とする陰極線管を製造する方法。