专利名称：彩色阴极射线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及阴极射线管，更具体地说涉及改善了对比度的阴极射线管。
阴极射线管典型地包括玻璃制造的外壳，该设计的玻璃制造的外壳主要包括显示图象的屏盘部分，安装电子枪部件的颈状部分和连接该颈状部分和屏盘部分的漏斗状部分。
从电子枪发射的电子束撞击形成在面板的内表面的荧光材料上，从而使得荧光材料发射出光来。用作显示屏幕的面板具有在其上面形成图象元或“象素”的部分。具有荧光层的彩色阴极射线管为了提高所需的显示图象对比度，象素的节距减少了。屏幕图象的高分辨率的追求导致显示图象所需对比度的改善。
还应当注意到具有基本是平面的前屏盘表面的平面屏盘型彩色阴极射线管已经广泛用作电视接收机的显象管和/或个人电脑的监视器单元。屏幕的平面化可以改善屏幕上图象的可视性。
由于在阴极射线管的玻璃外壳的内部空间抽较高的真空度，为了使得它们能够经受大气的压力，玻璃外壳各部分的板厚度设定为特定值。具体地说，平面型阴极射线管面板周围部位的板厚比中心部位的厚度厚。
鉴于此，在屏幕的面板上显示的图象的亮度，相对中心部位而言，周围部位的亮度下降。另外在屏幕周围部位的荧光体重量比中心部位的小，进一步导致了亮度的下降。为了消除在周围部位的这种亮度下降，通常使用透射率大于70％的某些屏盘。
然而，使用这种高透射率的屏盘可以导致图象对比度的下降。
一种改善图象对比度的公知技术是为了调整光谱透射率，在屏幕的前表面制造着色膜。这是该领域的普通技术人员公知的，即用溶胶凝胶法形成着色膜。例如，在屏盘的前表面淀积掺有水和彩色颜料的金属醇盐和乙醇的混和物液体，此后进行烘烤或烧结以形成所需的着色膜。
由于在金属醇盐的溶液中颜料容易呈现出絮状，很难增加时间周期以保持颜料在金属醇盐的溶液中扩散。如果絮状颜料留在屏盘面上，由于该絮状物光线可能会散射或扩散，从而导致光学透明性的损失。另外，由于存在絮状颜料，将导致图象不清晰或轮廓不鲜明，使图象模糊。
另一方面，为了抑制颜料的絮状物的产生，在混合物液体中增加扩散剂的数量，将不利地使得着色膜的物理强度下降。
当用溶胶凝胶法形成着色膜时，包含金属醇盐和伴有金属氧化物的精细或微细颗粒的着色颜料和加有醇和水的特殊的混合物液体淀积在屏盘的前表面，通过烘烤或烧结处理过程形成预期的膜。该着色膜包含促进颜料的扩散所含的胶状金属。使用包含胶状金属的彩色膜，从而可能得到没有絮状物的着色膜。
图1是本发明的阴极射线管的剖面图；图2是制造着色膜的处理过程的流程图；图3是表示颜料液体1的pH值和颜料液体2的pH值与电势ζ间的关系曲线；图4是表示加入颜料液体中的胶状二氧化硅的数量与颜料膜的峰值光可吸收能力特性间的关系曲线；图5是表示表面粗糙度与发光模糊间的关系曲线；图6是表示24小时时间周期单元重复十次-50℃至50℃的循环后颜料膜厚度与发光模糊间的关系曲线；图7是颜料膜的截面视图；图8是形成多层膜的处理过程的流程图；图9是多层膜的截面视图；图10是表示第一和第二层间的折射率差对光反射率的关系曲线；图11是表示内部表面反射率与波长间的关系曲线；图12是表示在其上形成有薄膜的阴极射管的屏盘部分的部分剖面图；图13是表示薄膜厚度分布解释性示图；图14是表示该薄膜厚度变化的示图；图15是表示该薄膜厚度变化的示图。
下面将参照说明书附图解释本发明的优选实施例。
图1是表示本发明的阴极射线管的主要部分结构的剖面图。
构成彩色阴极射线管的玻璃制的外壳(也称为玻壳)主要包括安排在前面的屏盘部分1，延长的颈部分2和连接屏盘部分1与颈部分2在一起的漏斗部分3。
屏幕部分1包括前屏面板1F和连接漏斗部分的边缘部分。该屏面板1F是由玻璃基底形成的和具有在其内表面上形成的显示屏4，和在其外表面上有薄膜5。该显示屏4是由黑色矩阵层和发出红、绿、蓝光的荧光元素层构成的。
彩色选择的电极体结构附加在屏盘部分的里面。图1的荫罩体结构6是选择彩色的电极结构。图1中的荫罩体结构6是由荫罩6S，荫罩框架6F和紧固于荫罩框架6F上的多个弹簧构成的，荫罩6S在面板1F侧具有多个电子束通过孔，荫罩框架6F用于支承荫罩6S。该弹簧固定在安装在屏盘里面的螺钉上。
在屏部分1和漏斗部分3连接部分里面有内部磁屏蔽7，该内部磁屏蔽7屏蔽外部的磁场。在漏斗部分3与颈部分2的连接部分外面安放有偏转线圈8。
在沿着阴极射线管的管轴方向延伸的颈部分2的内部有电子枪部件9。该电子枪部件9从一字排开的阴极向屏面板的内表面发射出三个分别的电子束B。
由电子枪部件9发射的电子束B(在图1中只表示了一个)由偏转线圈8偏转，以便按特殊的方向前进，此后穿越荫罩6撞击在荧光膜上。用于色纯调节和会聚调节的的磁片组10另外安装在颈部分2的外侧。
具有所说结构的彩色阴极射线管的图象显示操作基本上与现有公知的彩色阴极射线管的相同；因此，将省略彩色阴极射线管的图象显示操作的解释。
在具有平的外表面和弯曲的内表面的屏盘的情况下，中心部位与周围部位间的玻璃板厚度差是显著的。当外屏盘面的对角线方向上的等效曲率半径变得大于10,000mm时，中心部位与周围部位间的透射率的区别变得更大。因此，导致中心部位与周围部位对比度的不同。
该等效曲率半径RE可以如下定义RE＝(Z2+E2)/2Z，其中的E表示从屏板中心到周边的距离，Z表示在管轴方向上中心与周边间的距离(所谓的俯视尺寸，也是该技术领域公知的径向高度)。
一种球面屏盘是这样的，对角线轴和长轴加上短轴上的屏盘厚度的差是彼此独立地设定的，在屏盘的各个部位可以设定任何所需要的亮度值。
图1所示的阴极射线管是这样的，屏盘的外表面的等效曲率半径大于其内表面的，因此，周围屏盘的厚度大于中心部位的屏盘厚度。
实施例的每一个将如下讨论，具有高质量屏幕区的半-清彻屏是46cm，和它的透射率采用80％。
这个屏的外表面和内表面的定义方程如下。
Z0(X，Y)＝Rx-[{Rx-Ry+(Ry2-Y2)1/2}2-X2]1/2Z0(X，Y)表示以屏的中心作为原点的，位置(X，Y)相对屏中心的径向高度，其中X和Y表示显示表面上的点的坐标。
等效曲率半径如表1所示。[表1屏幕的等效曲率半径] 另外，在屏的中心屏盘厚度是11.5mm，在对角线方向240mm处的屏盘厚度是25.3mm。
在第一和第二实施例中，薄膜5是单层膜。
图2是制造着色膜的主要步骤的流程图。首先清洗屏盘的前表面，以除去附着在屏盘前表面上的污染。然后，干燥该清洗过的屏盘后调整屏面的温度在35±1℃。用旋转涂覆的方法将混合物液体1涂覆在保持适当温度的屏盘前表面上。此后，加热该屏盘160℃40分钟，然后烘烤或烧结该混合物1，从而制造该薄膜5。在淀积混合物液体期间该屏的旋转速度设定为150rpm(转/分)，同时淀积时间设定为30秒。
表2示出了用于制造着色膜的混合物液体1的成分。在这个实施例中有机颜料(此后简称为颜料)用作着色物质，而颜料液体用作混合物液体1。[表2混合物液体1(Wt％)] 在表2中，颜料液体A是根据第一实施例的颜料液体，而颜料液体B是根据第二实施例的颜料液体。
所用的有机颜料是喹吖啶酮红和酞菁蓝；硅烷偶连剂是-缩水甘油丙氧基-三甲氧基硅烷。该有机颜料的最小颗粒直径是30nm，或平均颗粒大小是50nm。颜料颗粒越大，颜料膜表面的凸凹不均匀度就越大；因此，就更模糊。因此，着色材料最好设计其大小小于或等于发生瑞利散射的范围。具体地说，优选颗粒大小小于或等于100nm；最好是70nm或小些。另外，通过设定有机颜料的平均颗粒大小为20nm或大些，在乙醇液体中有机颜料的分散将由胶体保持。
各个颜料液体是包含0.15wt％的喹吖啶酮红，0.05wt％的酞菁蓝，1.0wt％的四乙氧基硅烷和80wt％的乙醇的纯水。
比较例C不使用-缩水甘油丙氧基-三甲氧基硅烷和胶体二氧化硅。比较例D设计使用0.5wt％的-缩水甘油丙氧基-三甲氧基硅烷用作分散剂。另一方面，颜料液体A使用0.5wt％的胶体二氧化硅作为分散剂。另外，颜料液体B使用0.5wt％的-缩水甘油丙氧基-三甲氧基硅烷和0.5wt％的胶体二氧化硅作为分散剂。该胶体二氧化硅平均颗粒大小是30nm。
图3是表示电动势(ζ电势)对颜料液体A和颜料液体B中的pH值间的关系曲线。由图3容易看出，当与没有加硅烷偶连剂的颜料液体A比较时，即使pH变化，具有硅烷偶连剂的ζ电势变化是很小的。这就证明了添加硅烷偶连剂的颜料液体B改善了经受pH偏离的能力或忍受力(保持使用的颜料的分散状态的能力)。具体地说，硅的醇化物实质上是酸性的。添加了硅烷偶连剂，硅烷偶连剂覆盖或涂覆在胶体二氧化硅和颜料液体层的表面，使得电势 在绝对值上同样增加。由于此，即使添加硅的醇化物于颜料液体中，所建立的分散也很难破坏。因此，共同使用胶体二氧化硅(SiO2)(这是金属氧化物)和硅烷偶连剂，可以进一步成功地分散颜料。
表2中所述的每一个液体淀积在屏的前表面，随后通过烧结处理制造薄膜。于是形成着色的膜，同时控制膜的厚度为d200±20nm。
表3是着色膜特性的比较表格[表3着色膜特性的比较] 比较膜G和H是分别用比较液体C和D制造的膜。另外，颜料膜E和F是分别使用颜料液体A和B制造的。
包含胶体二氧化硅的颜料膜E在表3中的所有项目都有所改善。共同使用胶体二氧化硅和硅烷偶连剂，可以进一步改善表3中的所有的项目。
首先，与这些对比膜比较在555nm波长下的颜料膜的光可吸收性特性。
在555nm波长下的颜料膜E的光可吸收性比比较膜G大0.034，比比较膜H大0.027。另外，555nm波长下的颜料膜F的光可吸收性比比较膜G大0.047，比比较膜H大0.040。由于颜料膜E和F有明显的光可吸收性，它的膜厚度可以减小，从而增加合成膜的强度。
接下来，与这些对比膜比较在577nm波长下的颜料膜的光可吸收性特性。
在577nm波长下的颜料膜E的光可吸收性比比较膜G大0.046，比比较膜H大0.040。另外，577nm波长下的颜料膜F的光可吸收性比比较膜G大0.061，比比较膜H大0.055。由于颜料膜E和F有明显的光可吸收性，膜的波长选择吸收作用变得比较大，从而改善了对比度。这也可以减小颜料膜厚度。
图4是表示给颜料液体添加胶体二氧化硅量和颜料液体的峰值光可吸收性(577nm波长下的光可吸收性)二者的特性图。
在排除添加胶体二氧化硅的情况下(比较膜H)，峰值光可吸收性是0.155wt％。在添加胶体二氧化硅以0.5wt％或更多的情况下，峰值光可吸收性变为0.21，导致了光可吸收性的饱和。
添加具有相同种类的电荷载子的胶体二氧化硅作为使用的颜料，由于电荷的排斥，允许颜料的分散。由于这个作用，可能在颜料液体和颜料膜的状态下的减少颜料的絮状物。结果，在颜料液体内部间间隔或空隙的减少使得颜料膜具有一种接近公知的紧密装填的结构。
颜料膜中的间隙的减少导致了每单位颜料膜厚度200nm的光可吸收性的增加。因此这可以减小颜料膜的结果厚度。
最好是胶体二氧化硅的颗粒大小设定为颜料颗粒尺寸的1至1/20。用于第一和第二实施例中的胶体颗粒的直径(颗粒大小)设定为1至100nm。让胶体颗粒进入颜料颗粒之间，由于胶体颗粒的电恢复力，可以防止颜料间的不希望的接触和絮凝，否则将会发生。添加胶体二氧化硅到混合物液体中可以增加保持颜料扩散的时间周期的长度。更具体地说，可带静电的材料添加到颜料液体中，可以成功地扩散颜料。这可减少搅拌操作。
另外，需要颜料膜波长选择吸收设定为85％或更少些。如果发光透射率超过85％，于是导致选择波长吸收作用的减少，有可能改善图象的对比度。颜料膜E的光透射率是82％。由于颜料的絮凝的减少使得颜料膜具有紧密装填的结构。
相反，为了设定使用对比液体C制造的膜的发光透射率为82％，需要膜的厚度为380nm。
另外，与比较膜比较颜料膜的表面粗糙度与发光模糊的关系。
颜料膜E的表面粗糙度的平均值比比较膜G小11nm，比比较膜H小8nm。颜料膜F的表面粗糙度的平均值比比较膜G小16nm，比比较膜H小13nm。表面粗糙度用日本工业标准(JIS)，B0601的十个分离的点的平均粗糙度Rz表示。估计长度大约是2.5nm。
图5示出了表面粗糙度与发光模糊间的关系曲线。使发光模糊更小些，可以抑制在屏幕上显示的图象的模糊，同时改善了图象的对比度。颜料膜E和F可能减小发光模糊到1.5％或更小些。可以设定颜料膜E和F的表面粗糙度为70nm或更小些。
在现有技术中，即使使用平均颗粒大小为50nm的有机颜料制造着色膜，有机颜料易于部分地絮凝，导致有机颜料颗粒大小增加到约180nm。由于这个原因，增加了颜料膜表面粗糙度。
由于着色膜的表面粗糙度做得较小，颜料膜E的发光模糊比比较膜G的小2.3％，比比较膜H的小1.6％。颜料膜F的发光模糊比比较膜G的好2.5％，比比较膜H的好1.8％。由于着色膜产生的光的散射减小，可以防止图象的模糊，从而可以显示清晰和清楚的图象。
发光模糊可以从方程1得到。[方程1] 这里的Td(λ)是漫透射，Ti(λ)是整体透射，和S(λ)是相对可视度，还被称为发光效率。
作为比较膜G和H，其中有颜料的絮凝物，颜料的基本颗粒大小变得更大。因此，比较膜的不规则的表面结构变得更大，导致了发光模糊的增加。
另一方面，由于颜料膜E和F每一个包含胶体二氧化硅，颜料液体颜料颗粒的大小的减小，可以减少任何颜料膜表面结构形成的可能，从而可能减少导致发光的模糊。
其次，在完成温度变化测试程序后，在发光模糊方面比较颜料膜与比较膜。
在图1中，如果薄膜5的厚度增加，可能产生裂纹。如果在薄膜上产生裂纹，它的机械强度将下降。另外，在为了改善对比度，该薄膜是着色膜的情况下，该薄膜对比度作用减小。
完成温度变化测试后的发光模糊与温度变化测试前的相比较，比较膜G恶化了0.6％，而比较膜H恶化了0.4％。与此相反，颜料膜E恶化了0.1％，无论如何颜料膜F都不恶化。该温度变化测试是这样的测试，在24小时时间周期单元重复-50至50℃温度循环10次。
图6是表示重复-50至50℃温度循环10次后颜料膜厚度与发光模糊间的关系的曲线。
线“A”表示使用颜料液体A制造的膜的特性；线“D”表示使用比较液体D制造的膜的特性。每个膜的厚度从17变化至400nm。
使用比较液体D制造的膜，当膜的厚度设定为175nm时，模糊度是2.5％，当厚度设定为400nm时，模糊度是6.9％。当让膜的厚度变化到255nm时，结果模糊度变化是4.4％。用这种方法，膜的厚度越厚，温度变化测试后的模糊度就越大。
与此相反，使用颜料液体A制造的膜，当膜的厚度设定为175nm时，模糊度是0.9％，当厚度是400nm时，模糊度是2.1％。当让膜的厚度变化到255nm时，结果模糊度变化是1.2％。这就启示，在温度变化测试后虽然模糊度随着膜厚度增加而增加，但它的变化率停留在较低的水平。例如，温度变化测试后，300nm厚度的模糊度是1.5％，这对于实际使用是足够小的值了。
添加了胶体二氧化硅的颜料液体提供了胶体二氧化硅与乙氧基硅烷间的好的亲合力，以致将乙氧基硅烷过渗到颜料颗粒的间隙中。另外，包含胶体二氧化硅以致颜料颗粒密集地彼此重叠在一起。因此，颜料膜的强度本质上得到了改善，从而能够防止颜料膜的破裂。另外，屏表面与颜料膜间的粘合力由于二氧化硅得到改善，它可以通过水解，脱水和凝缩加烧结处理过程得到。
图7是在其上形成有颜料膜的屏表面的剖面图。单层的薄膜5A在屏面板1F的表面上。薄膜5A是由颜料颗粒51、用作分散剂的胶体二氧化硅、用作添充颜料颗粒间的间隙的二氧化硅53构成的，从而使颜料颗粒彼此粘合在一起，颜料颗粒51是由喹吖啶酮红和酞菁蓝制成的。
为了得到实用强度的膜，膜的厚度需要尽可能地小。然而，如果颜料膜的厚度变得太小，于是不可能得到充分的选择波长吸收效果。另外，如果为了得到充分的选择波长吸收功能性，颜料液体中的颜料密度和浓度做得太高，于是颜料51与用作粘合剂的二氧化硅53的比例(颜料/粘合剂)太高，将导致膜的强度的下降，这就启示我们，很难形成厚度小于80nm的颜料膜。
如果颜料膜的厚度增加越过了300nm，于是强度变得更脆，同时用有效的周期使得表面结构(隆起)出现在合成膜的表面，导致某些膜的厚度不规则或不均匀。让颜料膜的厚度设定为300nm或更小，可能防止图象的失真，否则由于膜厚度的不规则而出现失真。简言之，颜料膜的厚度最好设定在80至300nm范围内。
颜料膜具有1×1012Ω/平方(Ω/square)的电阻值，或者更大些，和该颜料膜是介质膜。
颜料膜E和F的厚度是200nm或者薄一些，而且该膜具有85％的光透射率。因此颜料膜E和F有优异的对比度，同时具有硬的膜。
在硬度上比颜料膜E和F硬的薄膜是通过给颜料膜形成保护颜料膜的二氧化硅得到的。
应当注意到，虽然上述实施例的SiO2用作主要的材料，胶体二氧化硅也可以用Al2O3ZrO2和TiO2等等的金属胶体替代，以实现类似的颜料絮凝可抑制性。同时这些Al2O3ZrO2和TiO2等等的金属胶体是介质金属氧化物微细颗粒，这些是金属胶体，以至它们吸收存在于溶液中在胶体颗粒表面上的离子和因此使之带电。还可以使用诸如金(Au)，银(Ag)，钯(Pd)等等和包括但是不限定铟锡氧化物(ITO)，锑锡氧化物(ATO)，锑氧化物，锡氧化物，铌氧化物的导电金属氧化物微细颗粒得到相同或类似的颜料絮凝抑制性。该分散剂可以另外是从上述的材料组选择出来的超过两种选择材料混合物。这意味着作为分散相的金属胶体是金属或金属氧化物。
由于添加微细颗粒的量是较少的，即使当使用诸如Au，Ag，Pd，ITO，ATO等导电微细颗粒52，如图7所示，它们在着色膜内充分地分散。因此，颜料膜的电阻值是1×1012Ω/平方或更大些，和它是介质膜。
不是表1中所引用的着色材料的用于该实施例优选波长吸收材料包括喹吖啶酮基颜料，诸如二草嗪紫等等的二草嗪基颜料，诸如酞菁绿的酞菁基颜料，否则是酸性红，甲亚胺绿，金属组合偶氮基颜料(黄)，和其它类似的适合的材料。否则，这些诸如碳黑的无机颜料也可以使用。这些着色材料可以单独使用，或可以以混合物的形式使用。
还应注意到，虽然表2的四乙氧基硅烷(硅的醇化物)可以由其它可能的金属醇化物替代，添加硅的醇化物的膜在强度上大于添加了金属醇化物的那些膜。
至于使用的分散剂，表2的乙醇可以由诸如甲醇，双丙酮醇，异丙醇，乙基-溶纤素(＝2-乙氧基乙醇)等等低级醇替代。
按照第三和第四实施例，薄膜5可以做成多层的。
图8是表示制造多层膜的处理步骤的流程图。
首先，清洗屏盘的前表面以除去其上面的污染。然后，干燥该屏盘；接着，调节在屏表面上的温度为35±1℃。在保持适当的温度的屏盘前表面上旋转涂覆第一混合液体。此后，干燥淀积在前屏表面上的混合物液体1，从而制造第一层。在淀积混合物液体期间屏盘旋转速度设定为150rpm，淀积时间持续30秒。在形成第一层后，调节屏盘表面的温度为45±1℃。接着，旋转涂覆第二混合物液体在第一层上；此后，干燥淀积在前屏表面上的第二混合物液体，从而形成第二层。形成第二层后，调节屏表面温度为45±1℃。此后，旋转涂覆第三混合物液体于第二层上。淀积第二混合物液体和第三混合物液体期间屏盘旋转速度设定为150rpm，淀积时间是60秒。在淀积第三混合物液体后，加热屏盘至160℃30分钟；然后与第三混合物液体一道烧结第一和第二层，从而形成多层膜50。
第一混合物液体是第一实施例中使用过的相同的比较和颜料液体。
下面表4表示形成一层或多层导电层(s)的第二混合物液体的成分。表4[表4导电膜制造用的液体成分(wt％)]
导电膜形成液添加诸如银(Ag)和钯(Pd)的颗粒的导电颗粒。银(Ag)和钯(Pd)的颗粒的平均颗粒大小是20m。
表5示出了用于形成二氧化硅层的第三混合物液体的成分。所用第三混合物液体是硅的醇化物液体。[表5硅的醇化物液体的成分]
当四乙氧基硅烷溶于随后添加硝酸和水的溶液乙醇中时，硅的醇化物液体显现出水解反应和脱水/凝缩反应，导致产生硅氧烷粘合。此后，完成烧结，从而形成二氧化硅层。
为了使颜料层形成200±20nm膜厚度，导电层形成25±5nm膜厚度，和二氧化硅层形成75±5nm膜厚度，要做适当的工艺控制，从而形成预期的薄膜。
表6示出了多层膜I，J的特性，它们是使用与使用比较液体C和D形成比较膜K，L比较用的颜料液体A，B形成的。该多层膜I是第三实施例，而多层膜J是第四实施例。[表6三层膜的比较]
图9是表示本发明的多层膜的薄膜5B的排列的剖面图。
形成在屏玻璃板面上的薄膜5包括颜料层501，导电层502和保护层503。
该颜料层与实施例1的颜料膜的安排相同，是由颜料颗粒51形成的，该颜料颗粒51包括喹吖啶酮红或酞菁蓝，用作分散剂的胶体二氧化硅52，添充颜料颗粒间的间隙的二氧化硅53，从而将颜料颗粒粘合在一起。
第二层是这样设计的，金(Au)和钯(Pd)的颗粒由作为粘合剂的二氧化硅紧密地粘合在一起。
作为保护层503的第三层是二氧化硅层，它是通过硅的醇化物液体的水解反应，和脱水/凝缩反应形成的。
用作第一层的颜料层501具有80至300nm膜厚度d1的情况下，它的优选着眼于光学特性和电阻的减小，第二层具有15至50nm的膜厚度d2，同时让第三层具有50至140nm厚度d3。
另外，导电层502具有25nm的膜厚度d2。实际推荐的导电层的厚度d2在15至35nm范围内。
多层膜I和多层膜J的发光模糊度是1.5％或更小些。
在颜料层上制造导电层允许整个结果表面粗糙程度小于单层膜的。多层膜表面粗糙程度的减少导致多层膜I的发光模糊比比较膜K小1.7％，比比较膜L小1.8％。另外，多层膜J的发光模糊比比较膜K小2.8％，比比较膜L好2.9％。发光模糊的减小有可能抑制不希望的散焦或图象的模糊，它可以成功地在屏幕上显示清晰和鲜明的图象。最好发光模糊设定在1.0％或更小些。
一般说来，具有光可吸收性的膜是这样的，第m层的膜厚度可以用“dm”表示，它的复折射率由nm-i×km(m＝1，2，3…)表示。这里的“nm”是折射率，和“km”是衰减系数。
多层膜是第一层，第二层和第三层分层结构，它的顺序是从屏的一侧看计算的。与屏接触的第一层是具有选择波长可吸收性的颜料层。形成在颜料层上的第二层是导电层。形成在导电层上的第三层是用作薄膜保护的二氧化硅层。第一层的折射率是n1，第二层的折射率是n2，第三层的折射率是n3，它们的关系是n3＜n2＜n1。
具体地说正象所命名的那样，本发明者发现在包括颜料层和导电层加上低折射率层的三层结构中，通过前述的方法适当地定义第一和第二层的折射率，成功地实现对比度功能和低反射。
图10是表示第一和第二层间的折射率差对它们的光反射率关系曲线。线11是当第一层的颜料层的膜厚度d1测量为100nm时得到的光反射率；线12是当颜料层的膜厚度d1测量为150nm时得到的；线13是当颜料层的膜厚度d1测量为200nm时得到的；线14是当颜料层的膜厚度d1测量为300nm时得到的；另外，第二层具有膜厚度d2为25nm，和第三层膜厚度d3是75nm。导电层具有在555nm波长下的复数折射率1.47-0.43i。
为了减小光反射率，让n1-n2(第一层折射率n1和第二层折射率n2的差)＞0。另外，选择n1-n2的值在0.1至0.6内，使得有可能在每个膜厚度上得到最低的光反射率。
另外，在由高折射率的ITO制造的第二层的情况下，通过让比ITO的折射率高的选择的材料微粒分散在作为第一层的着色层内，和在0.1至0.6的范围内还控制着色层与导电层间的折射率的区别，有可能降低光的反射率。换言之，通过让折射率比形成导电层的材料高的具体材料分散在颜料膜内，可以降低光反射率。用本发明，允许着色层的折射率高于导电层将成为可能。
另外，通过适当地调节包含在颜料层中的高折射率微粒的量，很容易调节着色层的折射率。具体地说，由于其中包含改善颜料分散的胶体二氧化硅，和诸如ATO微粒或ITO微粒的加强折射率的导电微粒，该颜料层能够实现选择波长可吸收率，同时减小光反射率。
图11表示内表面反射率对波长的关系曲线。双层膜的内部反射率与三层膜的比较，前者是颜料膜B和保护膜(二氧化硅膜)形成的分层结构，而后者是多层膜J。在400和800nm间的波长范围内，双层膜的内部反射率变化范围是4％至6％，导致在550nm处有一个驼峰。相反，三层膜的内部反射率在2％至2.5％范围内变化。总之，在可见光范围内，有关主题的实施例的三层膜比双层膜能够提供更加强的内部反射仰制性。注意，上面表明的反射率是在正反射情况下测量的反射率。另外，从取样表面垂直线反向5度的距离的具体位置检测反射率，同时让光相对垂直线5度的角度斜射在取样表面。
多层膜I具有820Ω/平方的表面电阻，和多层膜J的表面电阻是600Ω/平方。这些膜的任何一个的表面电阻小于比较膜K和L。另外，表面电阻率充分地小，可抑制或最小化电磁波向阴极射线管屏盘前表面侧的任何泄露可能。
由于多层膜I颜料层表面粗糙程度(凸凹不规则性)比比较膜K和比较膜L小，可能防止导电层的导电途径的任何不希望的断裂。鉴于此，多层膜的表面电阻率可以做得比比较膜K和L小。作为多层膜J在颜料层表面结构上比多层膜I少，这就可能制造任何预期的导电层，它比多层膜I有更好的厚度均匀性。因此，多层膜J可能比多层膜I更成功地减小表面电阻率。
虽然上述的实施例中导电微粒设定平均颗粒大小为20nm，为了实际实施的目的，可以允许这些颗粒的平均大小为2至35nm。另外，该导电微粒可以是例如ITO，ATO导电金属氧化物颗粒，而不是金(Au)，银(Ag)，钯(Pd)等等贵重金属微粒。另外，由于导电层是用导电微粒紧密地粘合和结合在一起，可能使导电层的上表面上的粗糙度小于颜料层的表面粗糙度，实际上颜料层的下表面是粗糙的。
根据JIS5400用铅笔硬度测试评价薄膜的强度。
多层膜I的强度是7H，而多层膜J的强度是9H。这表明这些膜比比较膜K和L更硬。
上述实旋例中的薄膜厚度由十个分离位置上的这些测量值的平均值表示。
用淀积技术形成导电层和保护层。在这种情况下，然而导电层和保护层受颜料层的表面结构很大的影响。
该保护层可以由氟化镁(MgF)或氟化钙(CaF)制成。
为了进一步改进屏幕上的图象的对比度，可以使用着色的屏玻璃板。
图12描述了平面型阴极射管的屏盘部分的剖面图。
图12的屏盘与图1中的屏相同。
屏盘1被安排得以致薄膜17形成在显示窗口的外表面上。屏盘1是这样的，显示器的中心部位屏板厚度Tc小于它的周围部位的屏板的厚度Td(Tc＜Td)。
在显示中心的薄膜17的膜厚度Fc大于显示周围的薄膜17的膜厚度Fd(Fc＞Fd)。换言之，在显示中心和周围薄膜17的厚度是不同的。如图12所示安排的薄膜17，可能校正由于屏面板厚度的不同引起的显示中心与显示周围间对比度的差别。
图13是解释薄膜17厚度值分布的示图，和表示等高线的图形。每个薄膜17的等高线具有椭圆形，它具有在X轴方向上的长轴和在Y轴方向上的短轴。另外薄膜17可以形成，以致等高线变成同心圆或纵向拉长的椭圆。
图14是表示薄膜17的厚度变化的曲线。该薄膜17在显示中心最厚，在显示周围最薄。用这样的安排可能改善显示窗中心部位与周围部位的透射率差和对比度差。
显示屏的平面化可能改善屏幕图象的可视性。当使用高透射率的屏幕时可以改善对比度。
图15是表示薄膜17厚度变化的曲线，它的形成用于阴极射线管，该阴极射线管显示中心的屏板厚度大于周围的。通过在中心部位的屏板厚度大于周围的阴极射线管的屏上，例如日本专利公开№11-238481所引用的阴极射线管的屏上，形成显示中心部位的厚度小于周围的薄膜，它可以改善显示中心与周围间的对比度差别。
使用上述的方案，本发明可以提供很薄的预期的着色膜。另外，本发明可以改善着色膜的光可吸收率，还提供可以抑制由于着色膜的存在引起的光线的不希望散射的薄膜。
虽然在上述任何一个实施例中，阴极射线管用作图象显示装置，该发明的主要特征可以应用于包括但不限定的电发光显示器(ELD)，等离子显示屏(PDP)，液晶显示器(LCD)，真空荧光显示器(VFD)和场致发射显示(FED)器件的视觉显示设备。
权利要求
1.一种阴极射线管，包括它的内表面上形成多个荧光层的屏盘部分，安装电子枪部件的颈部分和把所说的屏盘部分与颈部分连接在一起的漏斗形部分，其中所说的屏盘在前表面有包括颜料和细颗粒的膜，该颗粒是从由SiO2、Al2O3、ZrO2、和TiO2构成的组中选择出的至少一种材料。
2.根据权利要求1的阴极射线管，其中所说的屏盘具有在对角线方向上的等效曲率半径为10,000mm或以上的外表面尺寸。
3.根据权利要求1的阴极射线管，其中所说膜的光透射率是85％或小些。
4.一种阴极射线管，包括它的内表面上形成多个荧光层的屏盘部分，安装电子枪部件的颈部分和把所说的屏盘部分与颈部分连接在一起的漏斗形部分，其中所说屏盘在其前表面有薄膜，和所说的膜包括含有颜料和选自SiO2、Al2O3、ZrO2、和TiO2的至少一种材料的细颗粒的着色层、导电层和保护层。
5.根据权利要求4的阴极射线管，其中所说膜的厚度处在颜料层膜厚度为80至300nm范围，导电层的膜厚度为15至50nm范围和保护层的膜厚度为50至140nm范围。
6.根据权利要求5的阴极射线管，其中所说膜的光模糊度小于或等于1.5％。
7.根据权利要求5的阴极射线管，其中所说保护层是二氧化硅层。
8.根据权利要求5的阴极射线管，其中所说屏盘具有对角线方向上的等效曲率半径为10,000mm或以上的外表面尺寸。
9.根据权利要求8的阴极射线管，其中所说膜是这样的，在显示屏的中心部位膜的厚度大于显示屏周围部位的膜厚度。
10.一种阴极射线管，包括它的内表面上形成多个荧光层的屏盘部分，安装电子枪部件的颈部分和把所说的屏部分与颈部分连接在一起的漏斗形部分，其特征在于所说的屏盘部分在其前表面具有包括颜料与贵金属和金属氧化物中的任何一种的细颗粒的颜料膜，所说的膜表面电阻大于或等于1012Ω/平方。
11.根据权利要求10的阴极射线管，其中所说细颗粒是由从Au、Ag、Pd、Al2O3、ZrO2、ITO、ATO、氧化锑、氧化锡、氧化铌构成的组中选择的至少一种材料构成的。
全文摘要
彩色阴极射管一般是由可视显示图象的屏盘部分、其中包含电子枪部件的颈部分和将屏盘部分与颈部分连接在一起的漏斗形部分。该屏盘包括在其外表面上的着色膜,该膜包含用于对光线彩色选择吸收的着色物质或颜料以及让颜料分散的具有电阻性质的细或微细颗粒。用所说的方案可能改善着色膜的光的可吸收性,从而能够提供具有改善对比度的预期的阴极射线管。
文档编号H01J29/88GK1368754SQ0111236
公开日2002年9月11日 申请日期2001年1月31日 优先权日2001年1月31日
发明者谷口真纪, 西泽昌絋, 内山则和, 东条利雄 申请人:株式会社日立制作所, 日立装置工程株式会社