专利名称：阴极射线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及阴极射线管(CRT)，更详细地说，涉及具有包含预定的一个吸收峰/多个吸收峰的光吸收滤光层的CRT荧光屏。
图1示出传统的CRT的涂有荧光层的荧光屏的局部剖面图。存在两种来自面板的可见光的光源。一种光源是当电子束射到荧光体上时从荧光体发射的光线1。另一种光源是从面板反射的外部环境光。根据入射的外部光线反射的位置，反射光又具有两个分量。第一分量是在荧光屏表面上反射的光线。另一个分量是穿过荧光屏的整个厚度而在荧光体表面上反射的光线。从荧光屏反射的环境光线具有均匀的光谱，这降低了CRT的对比度，因为CRT设计成仅仅以预定的波长发射光线并且通过这些预定波长的选择性组合而显示彩色图象。
图2示出本专业中通常使用的荧光材料P22的发光光谱。蓝色荧光体ZnS:Ag，绿色荧光体ZnS:Au,Cu,Al，和红色荧光体Y2O2S:Eu分别具有450nm、540nm和630nm的峰值波长。反射光分量2,3在这些峰值之间具有比较高的光通量密度，因为其光谱分布在所有可见光波长范围内是平的。从蓝色和绿色荧光体发射的光线的光谱具有比较宽的带宽，因此，从蓝色和绿色荧光体两者发射450-550nm中的某些波长。红色荧光体的光谱具有在580nm附近的不希望有的侧带，在该波长下的发光效率是高的。因此，选择性地吸收450-550nm和580nm附近波长的光线可以大大地改善CRT的对比度，而不必牺牲荧光体的发光。此外，由于吸收580nm附近的光线使CRT的本体颜色呈现浅蓝色，所以，最好吸收410nm附近的外部环境光线，以便补偿所述浅蓝色的外观。
已经努力寻找过选择生地吸收580nm、500nm和410nm附近的光线的方法。例如，美国专利5200667、5315209和5218268都公开了在荧光屏表面上形成包含选择性地吸收光线的染料或颜料的薄膜。另外，曾经在荧光屏的外表面上涂敷多层具有不同折射率和厚度的透明氧化物层，以便利用光干涉来达到减少环境光线反射的目的。但是，这些专利都不能减少从荧光层反射的光线。因此，在美国专利4019905、4132919和5627429中提出在荧光屏的内表面和荧光层之间涂敷吸收预定的波长的中间层。此外，美国专利5068568和5179318公开了一种包括一些高折射率和低折射率交替的层组成的中间层。
本发明的目的是通过弥散选择性地吸收可见光的预定波长的微小金属粒子和彩色粒子两者而将环境光线反射减至最小。
图1是传统的CRT荧光屏的局部剖面图。
图2是用在传统的CRT荧光屏上的传统的荧光体的发光光谱分布。
图3是根据本发明的CRT荧光屏的局部剖面图。
图4是根据本发明另一个实施例的CRT荧光屏的局部剖面图。
图5是根据本发明另一个实施例的CRT荧光屏的局部剖面图。
图6是根据本发明另一个实施例的CRT荧光屏的局部剖面图。
图7是根据本发明另一个实施例的CRT荧光屏的局部剖面图。
图8是根据本发明另一个实施例的CRT荧光屏的局部剖面图。
图9是根据本发明另一个实施例的CRT荧光屏的局部剖面图。
图10是根据本发明的CRT荧光屏的局部剖面图。
图3是根据本发明的CRT荧光屏的剖面图。荧光屏包括玻屏10、荧光层12和设置在中间的滤光层11。图中示出在涂敷滤光层11之前在玻屏的内表面上形成的黑底。然而，黑底可以在滤光层涂上后形成。所述滤光层是利用表面等离子体谐振(SPR)原理的同时弥散有彩色粒子和微小金属粒子的介质基质薄膜。可以把一种以上的金属粒子和彩色粒子用于所述滤光层，以便具有多个吸收峰。金属粒子和彩色粒子的吸收峰不必是相同的。
SPR是这样一种现象，其中，诸如二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆等的介质基质中的毫微米大小的金属粒子表面上的电子随电场而谐振，并且吸收特定带宽内的光线。关于这方面的细节，见1986年12月份的J.Opt.Soc.Am.B vol.3，No.12,pp 1647-1655。这里，“毫微米大小”定义为从几个毫微米到几百毫微米。换言之，“毫微米大小的粒子”是直径大于1毫微米而小于1微米的粒子。例如，对于具有直径小于100毫微米的金(Au)、银(Ag)和铜(Cu)粒子的二氧化硅基质，分别吸收530nm、410nm和580nm的光线。使用铂(Pt)或钯(Pd)时，吸收光谱是相当宽的，从380nm至800nm，根据基质的种类而定。所吸收的特定波长取决于介质基质的种类，即，介质基质的折射率；金属的种类；以及这种金属粒子的大小。已经知道，二氧化硅，氧化铝，二氧化锆和二氧化钛的折射率分别是1.52，1.76，2.2和2.5-2.7。
可以使用的金属种类包括过渡金属、碱金属和碱土金属。在它们中间，金、银、铜、铂和钯是最佳的，因为它们吸收可见光。通常，在金属粒子尺寸达到100nm之前，随着金属粒子尺寸的增加，其吸收率往往增加。在100nm以上，随着所述尺寸的增加，吸收峰朝着长波长方向移动。因此，金属粒子的尺寸既影响吸收率又影响吸收峰波长。
金属粒子的最佳数量是相对于介质基质的总摩尔的1-20％(摩尔)。可以在这个范围内选择所需要的光吸收率和吸收峰。
通过以下方法可以使利用二氧化硅基质和金粒子、具有530nm吸收峰的滤光层吸收580nm附近的光线。一种方法是加上具有比较高的折射率的第二介质基质，例如二氧化钛、氧化铝或二氧化锆，使得其吸收峰朝着比较长的波长移动。增加的数量将决定吸收率。应当考虑玻屏的透射效率和滤光层的密度来设置吸收峰的吸收率。通常，把吸收峰和吸收率调整到高值是最佳的。第二种方法是加大金粒子的尺寸而不添加第二种介质材料。由于是采用溶胶-凝胶法、以薄膜的形式在玻屏上涂敷金属粒子的，所以，可以通过改变水的数量、催化剂的种类和数量以及热处理过程中的温度变化率来改变金属粒子的尺寸。例如，或者所加的水越多或者热处理时间越长，粒子就变得越大。此外，在吸收580nm波长附近的光时最好还吸收410nm附近的光，以便使荧光屏不呈现浅蓝色。
关于介质基质，从包括二氧化硅SiO2、二氧化钛TiO2、二氧化锆ZrO2和氧化铝Al2O3的一组中选择至少一种。最好是各自具有50％重量的二氧化硅和二氧化钛的组合。也可以使用具有8∶2的摩尔比的二氧化锆和氧化铝的另一种组合。
关于弥散在滤光层中的彩色粒子，可以使用各自在可见光中具有吸收峰的任何已知的无机或有机染料或者无机或有机颜料中的一种或多种。例如，可以使用用于红色粒子的Fe2O3，用于绿色粒子的TiO·CoO·NiO·ZrO2和用于蓝色粒子的CoO·Al2O3。
图3示出本发明的另一个实施例，其中，在涂敷滤光层之前形成黑底13。换言之，在玻屏的内表面上将黑底做成图案。在所述黑底上面涂敷图3所描述的完全覆盖所述内表面的SPR滤光层。最后，与下面的黑底相应地在所述滤光层上形成荧光层。本实施例图解说明在本发明中黑底所在的位置不是关键性的。
图4是本发明的另一个实施例，其中使用两个滤光层，所述两个滤光层中的一个弥散有金属粒子，而另一个弥散有彩色粒子。虽然示出涂敷在玻屏10内表面上的彩色滤光层20，但是，也可以在玻屏的内表面上首先涂敷金属粒子层11a。此外，滤光器可以包括多于两个的滤光层，附加的滤光层具有不同的吸收峰，例如，在绿的和兰的荧光体都发光的500nm处。
图5图解说明玻屏外表面上的弥散有微小金属粒子和彩色粒子的、用来减小所述外表面的光反射的滤光层。虽然图中未示出，但是，可以在外表面上涂敷具有不同波长的吸收峰的多于一层的滤光层。
图6示出涂敷在玻屏的外表面上的彩色滤光层20和内表面上的金属粒子层11a。如图7中所示，这两层可以互换位置。
图8显示图7的荧光屏，其中，在玻屏的外表面上、在保护薄膜11a之前涂敷导电层17。导电层17防止静电，而保护层11a既保护面板免受刮伤又减小光反射。通常，导电薄膜17包含铟锡氧化物(ITO)，而所述保护层由二氧化硅制成。根据本发明，在形成二氧化硅保护层之前，将微小的金属粒子加到二氧化硅溶胶中。因此，所述保护层具有选择性光吸收的附加功能。
图9示出本发明的与图3的类似的另一个实施例，其中，在混合的金属/彩色粒子滤光层11之间设置仅仅具有彩色粒子或金属粒子的附加层11a。图10中所示的实施例显示一种滤光层结构，其中，分别在玻屏的外表面上和彩色粒子层20上形成金属粒子层11a、11b。换言之，这些实施例示出混合状态滤光层、金属粒子层和彩色粒子层的不同的组合。
实施例1把4.5克原硅酸四乙酯(tetra-ortho-silicate)(TEOS)弥散在包括30克试剂甲醇、30克乙醇、12克正丁醇和4克去离子水的溶剂中。把0.5克HAuCl4H2O加到这样弥散的溶剂中，并且在室温下搅拌24小时而制成溶液A。
把36克乙醇、1.8克去离子水、2.5克盐酸(35％浓度)逐一加到25克异丙氧基钛(TIP)中，并且将这种混合物在室温下搅拌24小时而制成溶液B。
通过以下方法来制备涂料把12克溶液A、3克溶液B、12克乙醇、0.064克红颜料Fe2O3、1克蓝颜料CoO·Al2O3和6克二甲基甲酰胺混合，使得混合物具有12％(摩尔)的金，并且二氧化钛和二氧化硅的摩尔比是1∶1。
把50毫升的所述涂料旋涂在以150转/分钟速度旋转的17英寸CRT的面板上。把涂敷后的面板在450℃下加热30分钟。
这样制成的面板具有图3中所示的在580nm处的吸收峰。对比度、亮度和耐磨度的测试结果是令人满意的。
实施例2
用NaAuCl3代替金属盐HAuCl4，其它事情与实施例1中的相同。
实施例3用AuCl3代替HAuCl4，其它事情与实施例1中的相同。
实施例4在用Zr(OC2H5)4和仲-Al(OC4H9)4代替实施例1的原硅酸四乙酯(TEOS)和异丙氧基钛(TIP)的情况下制造相同的CRT，使得二氧化锆和氧化铝的摩尔比是4∶1。
实施例5把实施例1的涂料涂敷在荧光屏的外表面，然后，把涂敷后的荧光屏在200-250℃的温度下加热，而其它制造工艺与实施例1的相同。
实施例6把在实施例5中制造的涂敷后的荧光屏在100℃下预热，然后再涂敷具有9∶1的重量百分比的纯水和联氨，并且在200℃下加热。
实施例7用NaAuCl4代替HAuCl4，其它事情与实施例5中的相同。
实施例8用NaAuCl4代替HAuCl4，其它事情与实施例6中的相同。
实施例9把2.5克的具有80nm的平均粒径的铟锡氧化物(ITO)弥散在包括20克甲醇、67.5克乙醇和10克正丁醇的溶剂中而制成第一种涂料。
通过把第一实施例中用的12克溶液A、3克溶液B和12克乙醇混合而制成第二种涂料。
通过以下方法制成第三种涂料首先将23.6克去离子水、2.36克二甘醇、3.75克蓝色颜料CoO·Al2O3、0.245克红色颜料Fe2O3混合，然后加入3克混合物，即，10％硅酸钾、诸如聚羧酸的钠盐(由Rohm和Haas生产的OROTAN)或柠檬酸钠(SCA)等少量表面活性剂和诸如聚氧丙烯或聚氧乙烯共聚物(PES)等消泡剂的混合物3克。OROTAN和SCA的数量可以是各颜料的0.1-0.5％(重量)，最好分别是0.24％(重量)和0.16％(重量)。可以使用这两者的组合。关于PES，可以使用溶剂的0.05％(重量)的量，最好是溶剂的0.1％(重量)。
接着，在涂敷50毫升第二种涂料之前，将50毫升第一种涂料旋涂在玻屏的外表面上。如图8中所示，将第三种涂料涂敷在玻屏的内表面上。
实施例10把在实施例9中制造的两次涂敷后的面板在100℃下预热，然后再涂敷具有9∶1的重量百分比的去离子水和联氨，并且在200℃下加热。
实施例11用NaAuCl4代替金属盐HAuCl4，其它事情与实施例9中的相同。
实施例12用NaAuCl4代替HAuCl4，其它事情与实施例10中的相同。
实施例1-12的CRT荧光屏都具有在580nm和410nm处的吸收峰，同时，对比度、亮度和耐磨度的测试结果是令人满意的。
实施例13制备除了用AgNO3代替HAuCl4以及银的含量是5％(摩尔)之外与实施例1中的相同的新的涂料。为了实现图9中所示的本发明的实施例，在CRT荧光屏的内表面上旋涂实施例1的涂料，并且在所述第一涂层上面旋涂所述新涂料，而所有其它制造工艺都与实施例1的相同。
实施例(14)制造除了HAuCl4·4H2O和AgNO3使得金和银的含量分别变成12％(摩尔)和5％(摩尔)之外与实施例1的相同的CRT。
实施例13和14的最后得到的CRT荧光屏各自具有在410nm和580nm处的主吸收峰，同时，对比度、亮度和耐磨度是令人满意的。
权利要求
1．一种阴极射线管，它包括玻屏，涂敷在所述玻屏的一个表面上的、具有带弥散在其中的毫微米尺寸的微小金属粒子彩色粒子的介质基质的至少一个滤光层，所述滤光层具有至少一个预定波长的吸收峰。
2．权利要求1的阴极射线管，其特征在于所述金属粒子具有从包括金、银、铜、铂和钯的一组中选择的金属。
3．权利要求1的阴极射线管，其特征在于所述金属粒子的含量是相对于所述介质基质的1-20％(摩尔)。
4．权利要求1的阴极射线管，其特征在于所述介质基质具有从包括二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆和氧化铝的一组中选择的至少一种介质。
5．权利要求1的阴极射线管，其特征在于所述彩色粒子是从包括无机颜料、无机染料、有机颜料和有机染料的一组中选择的。
6．权利要求3的阴极射线管，其特征在于所述介质基质或者包括1∶1摩尔比的二氧化硅和二氧化钛组合、或者包括二氧化锆和氧化铝的组合。
7．权利要求2的阴极射线管，其特征在于所述至少一个滤光层包含从所述一组中选择的至少两种金属粒子、使得所述滤光层具有一个以上的吸收峰。
8．权利要求4的阴极射线管，其特征在于所述至少一个滤光层包含从所述一组中选择的至少两种彩色粒子、使得所述滤光层具有一个以上的吸收峰。
9．权利要求1的阴极射线管，其特征在于还包括在所述至少一个滤光层上面的仅仅弥散有毫微米大小的微小金属粒子的附加的滤光层。
10．一种阴极射线管，它包括玻屏，涂敷在所述玻屏的至少一个表面上的至少两个滤光层，其中，第一滤光层是带有毫微米尺寸的微小金属粒子的介质基质，而第二滤光层包含彩色粒子，使得所述至少两个滤光层具有至少一个在预定波长处的吸收峰。
11．权利要求10的阴极射线管，其特征在于所述金属粒子具有从包括金、银、铜、铂和钯的一组中选择的金属。
12．权利要求10的阴极射线管，其特征在于所述金属粒子的含量是相对于所述介质基质的1-20％(摩尔)。
13．权利要求10的阴极射线管，其特征在于所述介质基质具有从包括二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆和氧化铝的一组中选择的至少一种介质。
14．权利要求10的阴极射线管，其特征在于所述彩色粒子是从包括无机颜料、无机染料、有机颜料和有机染料的一组中选择的。
15．权利要求13的阴极射线管，其特征在于所述介质基质或者包括1∶1摩尔比的二氧化硅和二氧化钛的组合、或者包括二氧化锆和氧化铝的组合。
16．权利要求11的阴极射线管，其特征在于所述第一滤光层包括从所述一组中选择的至少两种金属粒子、使得所述滤光层具有一个以上的吸收峰。
17．权利要求14的阴极射线管，其特征在于所述至少一个滤光层包括从所述一组中选择的至少两种彩色粒子、使得所述滤光层具有一个以上的吸收峰。
18．权利要求10的阴极射线管，其特征在于所述第一和第二层涂敷在所述玻屏的同一表面上。
19．权利要求10的阴极射线管，其特征在于所述第一滤光层和第二滤光层分别涂敷在所述玻屏的相对的表面上。
20．权利要求18的阴极射线管，其特征在于所述具有弥散在其中的微小金属粒子的附加的滤光层涂敷在所述玻屏的面对所述同一表面的表面上。
21．权利要求19的阴极射线管，其特征在于所述包含铟锡氧化物的导电薄膜设置在所述第一滤光层和所述玻屏的表面之间。
全文摘要
一种阴极射线管通过提供滤光层而具有改进的对比度,在滤光层中,毫微米大小的金属粒子和着色粒子弥散在介质基质中,以便有选择地吸收预定波长的光,具体地说,有选择地吸收由涂敷在荧光屏内表面上的荧光体发射的基色峰值波长之间的波长的光。介质基质中金属粒子以特定波长谐振并且因此吸收这些特定波长,从而导致对比度的改进。
文档编号H01J29/88GK1285610SQ0010648
公开日2001年2月28日 申请日期2000年4月10日 优先权日1999年8月19日
发明者李钟赫, 朴程焕, 赵尹衡, 李海承, 张东植 申请人:三星Sdi株式会社