专利名称：用于彩色显像管的荫罩的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的彩色显像管的荫罩。
在具有荫罩(Schattenmaske)的彩色显像管中，所述罩配置在直接临近荧光屏的内表面处。由于各发光区形成在荧光屏的内表面上，要求荫罩的几何尺寸在彩色显像管工作时与所述发光区的配置相一致。当荫罩中的孔的几何尺寸与在运行温度下的荧光屏的内表面上的发光区的分布相一致时，能够达到电子射线在发光区上的最大撞击精度。然而，由于仅一小部分的发射电子通过该罩和撞击该发光区以及大部分电子直接撞击该罩，因此使该罩被加热高达80℃。从而导致该罩几何尺寸变化，再导致该罩成拱形(成拱效应)。
荫罩的孔的几何尺寸不再与各发光区图形相一致。这导致电子不准确撞击。使荧光屏的颜色再现质量下降。
对于高对比度的图像，该罩的不同区域将被加热到不同的程度，因此导致该罩部分成拱形(局部拱形)，当超过允许公差时还导致图像失真。
已进行各种尝试来限制或防止荫罩这种有害热状态。因此，已建立采取各种措施来限制该罩的过热。
美国专利3887828号建议在金属的荫罩(Lochmaske)上配置多孔的二氧化锰层以及将金属铝的薄层配置在其顶面上。仅在该孔的边缘金属铝层和荫罩相接触。其应具有导电性和电子吸收性。涂在所述铝层上的是另一石墨、氧化镍或者镍铁层。
其中提出的氧化锰层的多孔性认为主要来源于单个分布的颗粒，该层与薄铝层形成一种夹层式结构。由于所述该层的结构，电子撞击产生的热量会远离金属荫罩，并且沿相反的方向发散。
这种解决方案具有各种缺点。已经表明，保持产生的热量远离多孔的罩并不能证明是可行的，这是由于大部分热量并不是产生在铝层和重叠的石墨层内，而是在荫罩内。铝层的电子反射性、电子吸收性和散热性能都太低。配置在该荫罩上的绝热的夹层结构产生相反的作用热量可能难于发散。
DE 3125075 C2中介绍了一种直接涂在荫罩上的电子反射层。该层包含重金属，特别是其碳化物、硫化物或者氧化物。在电子束撞击时达30％的电子可能被反射，这意味该荫罩较少被加热。然而大部分电子仍然到达荫罩，导致其中不应有的发热，因此产生荫罩总体和局部的成拱形现象。
美国专利4671776号建议利用硼酸盐玻璃涂覆荫罩。将玻璃粉末溅射到该罩上，并接着被熔化。玻璃层十分牢固地粘结到衬底上。在工作状态下，其成拱形效应由于某些绝热作用但是大部分是由于在荫罩中的金属和涂层的不同的膨胀系数所引起的该罩内的张力所消除。利用这种涂覆层，很难观察到电子反射效应，其电子束的撞击能量的大部分依然传输到该罩，导致在形成不利的成拱形状态。
此外，利用稳定的玻璃层刚性固定该罩不能再满足在多媒体时代对于彩色图像质量的更高要求。
明显限制不希望发生的成拱形现象的另一种方法是利用高质量的金属合金例如因瓦合金用于荫罩，因为这种合金具有特别适宜的热膨胀系数。然而这种材料成本太贵。
然而，由于彩色显像管的总成本中该荫罩的成本份额已经相对较高，使用特殊的金属合金将导致进一步增加成本。
本发明的目的是很大程度上避免由于电子射线的作用引起的荫罩成拱现象，其中使用低成本的钢作为罩的材料。
这一问题的解决是遵照权利要求1中的特征部分而实现的。
根据本发明，荫罩的阴极一侧表面形成有一个绝热层，并在所述层上涂有电子反射、电子吸收以及热辐射层。因此某些电子被反射，而其它电子在覆盖层中被吸收并转变为热，其中由于配置根据本发明的绝热层所以热量不直接作用于荫罩上而是辐射到管的内部。由此导致荫罩局部成拱形的局部温度差也被消除。这种局部温度差特别对于高对比度的图像会发生。
该绝热层由置入在粘合剂中的耐热多孔固体颗粒组成。根据本发明，多孔固体颗粒可用各种氧化物、硫化物、硅酸盐和/或于铝磷酸盐材料或者材料的混合物。其中，硅酸、二氧化锆和二氧化钛都是适合于用作氧化物的多孔材料。特别是多孔硅酸盐材料包含一大族的沸石。特别适宜的是各种分子筛例如各种天然分子筛菱形沸石、发光沸石、毛沸石、八面沸石、斜发沸石以及人工沸石A、X、Y、L、β，和/或ZSM型的沸石。有各种各样的沸石结构，以致这里不能述及所有类型。令人惊奇的是，已经发现即使以薄层涂在荫罩上也能实现罩的有效的绝热。同样地，当利用多孔的磷酸盐的固体颗粒例如通常的铝磷酸盐、硅铝磷酸盐和金属铝磷酸盐可以得到有益的效果，这些磷酸盐可以通过合成制得，并且可以按照小、中、大孔类型进行分类。
其他适合的多孔固体颗粒是被添入的粘土矿物、层状磷酸盐和硅胶以及各种各样的已知的铝硅酸盐。
特别是与绝热层组合的电子反射、电子吸收和热辐射覆盖层包含各种重金属化合物，其中特别适宜采用的是氧化铋和硫化铋以及氧化铅和硫化铅，以及氧化钽、氧化铈和钛酸钡。
特别是各种结晶的和玻璃状的硅酸盐、磷酸盐和硼酸盐可作为用于覆盖层和绝热层的粘合剂，其中水玻璃和低熔点的玻璃例如焊接用玻璃以及金属磷酸盐已发现是有用的。上述的各种粘合剂的特点是不仅在该罩的表面上而且在各层之间都具有高的粘合特性。这就产生具有超常的机械稳定性的涂覆层，进而进一步增加荫罩尺寸的稳定性。
根据公知的涂覆方法例如溅射到罩的表面可以实现层的涂覆，因此可以按照低成本实施。
在平均颗粒尺寸处在1到10微米之间时，绝热层的层厚在10～50微米之间，而使用的重金属硫属化物通常其厚度由1.5～4.5微米。在绝热层之下，荫罩可以具有公知的例如由Fe3O4构成的黑化灰度。
本发明的优点在于，明显的改进铁制罩的成拱状态，因此使得能够在很多情况下不再将贵重的因瓦合金用于该罩。
下面参照附图和几个实施例更详细地介绍本发明。
图1以断面图表示的彩色显像管；图2以俯视图表示的荫罩；图3以断面图表示的荫罩；图4表示本发明的层结构的断面图。
图1表示一个彩色显像管，其主要部分由带有荧光屏2的管壳1和配置在管颈5的电子束系统7组成。荧光屏2在其内侧面3上具有成图形的发光层，正如公知的，当电子束撞击时产生图像。管壳1的圆锥部分4在荧光屏2和管颈之间形成漏斗形结合部。管颈5端接在插座6中。电子束系统7包含多个阴极和用于产生和控制电子束的其他电极。
利用在图中未表示的罩的框架，将荫罩8配置在荧光屏2的内侧面3上。
通过阳极接触件9提供25-30千伏高的工作电压。
图2是以俯视图形式表示荫罩8的一部分，其中荫罩由22标注。荫罩22的厚度通常由0.130到0.280毫米，处在一个窄的公差范围内。利用化学方法蚀刻出所需的孔图形。
利用深拉法形成由管的功能所需要的荫罩8。
为了评定在工作过程中处在电子束轰击之下的显像管，对电子束的撞击行为进行研究。为此，利用荫罩22的最大调制区域，该区域由四个测量点25、24、26、27为代表。由于在电子束轰击之下该罩发热所引起的电子束撞击偏差是关于显像管质量的一个标准，并且最终是为避免在显像管中形成拱形所采用的各种措施成功与否的一个标准。
图3和图4中表示荫罩22的结构。形成有蚀刻的孔33的多孔的罩22具有Fe3O4-黑化灰度层36。在阴极侧涂覆有绝热层32。
绝热层32覆盖有由重金属硫属化物构成的覆盖层34。由于荫罩8的结构设计，仅一部分电子通过荫罩22并到达发光体层。电子束中的大部分38撞击荫罩22。由于在覆盖层34中存在的重金属原子，电子束中较少的部分40(大约30％)被反射，以及其他部分在覆盖层中失去其能量，因此加热覆盖层。绝热层32防止热量传输到钢制荫罩22。热量向后侧即沿电子束系统7的方向发散。
覆盖层34的主要组成部分是粒度小于1微米的重金属硫属化物。利用常规的粘合剂使得硫属化物品颗粒固着在其下层的绝热层32上。
根据本发明，绝热层32由多孔固体颗粒组成，在这种情况下，多孔的材料基本上由人工合成沸石M2/nO*Al2O3*xSiO2*yH2O组成，这种沸石是一种含碱金属的铝硅酸盐(M=金属离子)。例如结构类型为A的沸石具有的模数值x=2以及含2份SiO2和1份Al2O3。在沸石4A中孔径为0.4纳米以及孔的体积约占23％。
使用Degussa公司销售的商标名称为WESSALITH P的沸石取得了成功。沸石粉末的粒度在平均粒度D50为3.5微米时处在0.5～9微米之间。经过研磨该粒度进一步减小。
利用水玻璃胶将多孔固体颗粒固着在衬底上。通过利用水玻璃作为粘合剂可以实现绝热层30和覆盖层34的很好的粘合，并且通过利用添加剂例如表面活性剂和水，在涂覆之前可以调节悬浮液浸润性。
为了涂覆绝热层32和涂覆覆盖层34，已证明溅射方法是一种有用的方法。
根据本发明进行对显像管使用寿命的测量表明和没有A/D层的显像管相比较的特性。将具有未涂覆的铁质罩的显像管的纯偏差和根据本发明进行涂覆的显像管的纯偏差进行比较，结果表明对于经涂覆的罩能够明显的降低纯偏差。因此将未涂覆的罩的纯偏差数值降低到50％。这还明显优於仅涂有B2O3(30％)的罩的纯偏差。
在各测量中，在显像管关键区利用270微安和24千伏下的电子束扫描10×10平方厘米的区域，荧光屏的其余部分不被电子束激发。
实施例1利用两步连续的溅射操作在主要由铁金属构成的和在两面均具有Fe3O4黑化灰度层的荫罩上的阴极侧涂覆绝热层和覆盖层。
第一绝热层直接位于在该罩之上，厚度为20微米，该层是通过溅射一种悬浮液形成的，被悬浮液是由20份沸石4A,Na12[(AlO2)12(SiO2)12]·12H2O(平均粒度为2微米)、5份硅酸钠溶液(5.8M；Na/Si=0.61；0.1)、30份水以及0.001份表面活性剂组成。
绝热层在热空气的气流中干燥之后，通过在绝热层上溅射一种悬浮液形成厚度为3微米的覆盖层，该悬浮液由2份氧化铋、Bi2O3(平均粒度0.9微米)、10份硅酸钠溶液(5.8M；Na/Si=0.61∶1.0)、75份水以及0.001份表面活性剂组成。
在溅射涂敷该涂覆层之后，在300℃的温度下烘烤该罩。
实施例2除通过溅射下列组成的悬浮液以形成绝热层之外，与实施例1中相同，该悬浮液组成如下20份间隙孔的二氧化鋯，ZrO2(平均粒度为2.5微米)、4份四丙醇鋯Zr(OH2Cr)4、4份四乙氧硅烷(C2H5O)4Si(经碱预水解)、20份丙醇C3H7OH、以及0.2份水。
实施例3除通过溅射下列组成的悬浮液形成绝热层以外，与实施例1中相同，该悬浮液组成如下20份微孔的α磷酸二氢鋯、α-Zr(HPO4)2(利用氧化铝Al2O3加强热稳定)、2份80％磷酸H3PO4，以及40份水。
参考标号表1管壳 22荫罩2荧光屏24测量点3内侧面25测量点4圆锥体26测量点5管颈 27测量点6插座 32绝热层7电子束系统34覆盖层8荫罩 36Fe3O4黑化灰度层9阳极接触件38主要部分40较小部分
权利要求
1一种用于彩色显像管的荫罩，其主要由含铁金属的荫罩组成，该罩以框架固定，并且配置在形成的荧光屏前，其特征在于，荫罩的阴极侧表面具有至少一层绝热层和至少一层含重金属的覆盖层，该绝热层配置在该荫罩和覆盖层之间，并且由热稳定的多孔固体颗粒组成，并且各层均含有粘合剂。
2根据权利要求1所述的荫罩，其特征在于，多孔固体颗粒是氧化物和/或含硅酸盐和/或磷酸盐的固体颗粒以及固体颗粒的混合物。
3根据权利要求1或2所述的荫罩，其特征在于，该氧化物固体颗粒是多孔金属氧化物颗粒例如二氧化钛、二氧化鋯、二氧化硅、二氧化锰、和氧化铝，以及其他副族元素氧化物。
4根据权利要求1-3中之一所述的荫罩，其特征在于，含硅酸盐固体颗粒是沸石、柱状的粘土和/或硅胶。
5根据权利要求1～4中之一所述的荫罩，其特征在于，磷酸盐固体颗粒是铝磷酸盐、硅铝磷酸盐和金属铝磷酸盐以及金属磷酸盐例如磷酸鋯。
6根据权利要求1-5中之一所述的荫罩，其特征在于，该覆盖层由重金属化合物和粘合剂组成。
7根据权利要求1-6中之一所述的荫罩，其特征在于，该重金属化合物是重金属硫属化物、重金属氮化物和/或重金属碳化物。
8根据权利要求1至7中之一所述的荫罩，其特征在于，覆盖层的重金属硫属化物是氧化物和/或硫化物。
9根据权利要求1至8中之一所述的荫罩，其特征在于，在重金属化合物是重金属的黑色化合物或者重金属混合物。
10根据权利要求1至9中之一所述的荫罩，其特征在于，将黑色的和非黑色的重金属化合物组合。
11根据权利要求1至10中之一所述的荫罩，其特征在于，覆盖层的表面被涂黑。
12根据权利要求1至11中之一所述的荫罩，其特征在于，该重金属化合物是钡-、铅-、钛-、铋-、铈-、或钨化合物。
13根据权利要求1至12中之一所述的荫罩，其特征在于，该粘合剂是含硅酸盐和/或磷酸盐材料。
14根据权利要求1至13中之一所述的荫罩，其特征在于，该粘合剂是结晶的和/或玻璃状的金属硅酸盐、金属磷酸盐、金属硼酸盐和/或各种玻璃。
全文摘要
本发明涉及一种用于彩色显像管的荫罩。本发明的目的是很大程度上避免由于电子射线的作用引起荫罩的成拱现象,其中使用低成本的钢作为罩的材料。本发明荫罩的特征在于荫罩的阴极侧表面具有至少一层绝热层和至少一层含重金属的覆盖层,热绝缘层位于荫罩和覆盖层之间,并由热稳定的多孔固体颗粒组成,并且各层均有粘合剂。
文档编号H01J29/07GK1232573SQ97198495
公开日1999年10月20日 申请日期1997年7月31日 优先权日1996年8月5日
发明者G·海涅, B·肖内尔特, P·纽曼, U·许尔克 申请人:三星电管株式会社