专利名称：具有内部中性密度滤光器的crt的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种面板上具有内部中性密度滤光器的CRT及其制造方法。内部中性密度滤光器用于增强CRT的对比度，并减小面板的透光度。
背景技术：
为了增强CRT的对比度和改善亮度比，制造商开发出黑色基体且在商业上将黑色基体用于CRT面板的内表面上，如1971年1月26日授予Mayaud的美国专利No.3,558,310中所述。基体通常由印制在面板上的石墨结构组成，从而该结构具有荧光沉积物印刷到其中的开口。在当前的娱乐用CRT中，基体结构为光吸收材料制成的垂直条纹，其中该开口为相邻条纹之间的空间。
在二十世纪70年代，CRT面板为中心透光度为大约84％、边缘透光度为大约80％的透明玻璃。边缘透光度较低的原因是由于与中心区域相比，边缘区域中面板玻璃厚度更大。为了获得足够的热、机械和真空强度以便能经受CRT的后续处理，在面板边缘处的面板厚度需要比中心处更大。实质上，面板玻璃所需的强度表示中心和边缘处该面板的厚度，而所需的面板曲率表示所需的玻璃强度。早期，面板具有较大曲率，这是因为面板表面的半径较小。这些产品称作1R，其中1R标志是指内部面板表面的曲率半径。1R标志的标准是内部曲率半径为大约40.7英寸的25V CRT，其中“1”为数字系数，对于25V产品来说“R”等于40.7英寸。根据这种标志，本领域技术人员根据“R”前面的数字系数就可以获悉25V面板的大致内部曲率，例如2R意味着25V面板的半径为大约81.4英寸。本领域技术人员还认识到，“R”的数值与屏幕对角线尺寸近似地成线性正比。从而，由于35V产品的对角线比25V产品的高出大约1.4倍，因此人们希望35V产品的“R”值也比25V产品的“R”高出大约1.4倍。
在二十世纪80年代中期和90年代早期，通过将暗色化合物加入玻璃熔体中，使玻璃透光度减小为正常值的大约52％和42％，其将中心与边缘玻璃透光度差别增大到1.4-1.5比1的比值。另外在这一时期内，CRT市场以改善表面外观和改善视角为目的；同样，趋势为具有更大半径的面板，如所谓的1.5R和2R产品。实际上，这一趋势一直延续到现在，其中将CRT设计和构造成近似平坦的。每一次向更平坦CRT的改进都要求面板在边缘处与中心相比具有相对来说更大的厚度，以获得足够大的强度。不过，结果造成角部或者边缘玻璃透光比的降低更严重。例如，在中心透光度为大约52％的纯平CRT产品中，角部与中心透光度之比为大约0.5∶1。由于CRT的边缘或角部亮度比中心亮度小得多，因此是不能满足需要的。有些CRT制造商尝试着通过减小中心基体开口来补偿这一差别。遗憾的是，基体开口的减小使CRT的总亮度、并且在有些情况下的对比率不合需要地减小了。
为了提高亮度和对比率，并防止具有平坦或近似平坦面板外形的CRT中的中心与边缘透光度的较大不一致，有些制造商改回使用中心透光度为84％的透明玻璃，并在CRT面板的外表面上施加中性密度层压板。这种方法对于CRT的中心与边缘亮度比和总亮度性能是适宜的，不过，其非常昂贵。例如，使用这种层压板使32V CRT的制造成本增加了大约7欧元。从而，CRT业需要一种更经济有效的CRT制造方法，该CRT具有平坦或近似平板外形，其具有可接受的总体亮度性能和对比度。
发明内容
本发明涉及一种新型阴极射线管(CRT)及其经济有效的制造方法，其中该CRT包括位于荧光沉积物与面板内表面之间的中性密度滤光器。该滤光器增强了CRT的对比度，而不会损害CRT的中心与边缘亮度比。本发明特别适用于基本平坦的CRT，其中制造商需要将面板透光度的降低程度减少25％至75％。滤光器包括非常精细的粒子，其中该粒子为黑色、灰色或黑色与灰色的混合。该新型CRT的制造方法包括制备良好分散的光吸收粒子的悬浮液，其在水介质中为0.05至2微米，并在施加至少一种荧光沉积物之前将该悬浮液涂覆到面板的内表面上。该悬浮液也可以包括适当的有机和无机粘合剂，以及分散剂和润湿剂。适当的光吸收粒子为包括石墨的含碳粒子，其在450℃至480℃下是稳定的。适当的有机粘合剂包括丙烯酸树脂，适当的无机粘合剂包括二氧化硅。
下面将参照附图更详细地描述本发明，在附图中图1为根据本发明的彩色阴极射线管(CRT)的部分轴向截面的平面图；以及图2为图1的矩形2中CRT面板的放大剖面图，表示出该新型CRT的屏幕结构。
具体实施例方式
本发明涉及在阴极射线管(CRT)10的面板12的内部使用内部中性密度滤光器90，如图2中一个实施例所示。本发明提供了一种经济有效的CRT10及其制造方法，其中整个荧光屏22上的图像对比度是可接受的，并且整个屏幕22上的可见光透射性质大致是均匀的。
根据本发明的实施例无需制造商在高透光度面板的外表面上使用中性层压板或者使用暗色玻璃板。使用下面描述的实施例，对于提供具有可接受对比度和透光性质的CRT10来说，比使用中性密度层压板要便宜50倍。
另外，在更加平坦的CRT中，由于这种面板要求角部相对于中心具有更大的玻璃厚度，同样，角部可见光的透光度很低，因此与使用暗色玻璃板相比，本发明的实施例更合乎需要。这就导致制造商为了获得可接受的亮度均匀性而减小基体开口，从而使这种CRT中心处的亮度不适宜地变暗。
图1表示具有屏幕22的CRT10，屏幕22包含位于面板12上的新型内部中性密度滤光器90(图1中未示出)。除了该新型内部中性密度滤光器90以外，CRT10包括玻璃壳11，玻璃壳11包括矩形面板12和通过矩形漏斗15连接的管状颈部14。漏斗15具有从阳极按钮16延伸到颈部14的内部导电涂层(未示出)。面板12包括圆柱形观察面板18，和通过玻璃粉17密封于漏斗15的外围侧壁20。屏幕22是具有设置成三个一组的发蓝光荧光体B、发绿光荧光体G和发红光荧光体R的线屏，每一组包括通过光吸收基体23的保护带而将三种颜色中的每一种分隔开的荧光线，如图2中所示，其中相邻保护带之间的空间定义为开口23a。
CRT10还包括支撑于框架34上的多孔遮光掩模24。该掩模可拆除地安装在面板12内部，相对于屏幕22具有预定间隔。还具有用虚线示意表示的电子枪26。电子枪26安装在颈部14内中央处，以产生三个同一直线上的电子束(图1中所示)并沿着会聚光路通过掩模24将其引导到屏幕22。电子枪26可以为本领域中已知的任何适当电子枪26。
CRT10还设计成使用图中所示的处于漏斗-颈部连接处附近的外部磁偏转轭铁30。在受到激励时，轭铁30使三个电子束受磁场的影响，使电子束在屏幕部件22上扫描水平和垂直矩形光栅。如本领域中已知的，铝层23b覆盖屏幕22，并与之形成电接触，且作为反射表面将荧光体发射出的光向外引导通过观察面板18。
本发明提供一种具有新型屏幕22的CRT10。图2表示了一个示例，其中屏幕22除了具有荧光线和基体23以外，还包括位于荧光粒子与面板内表面之间的内部中性密度滤光器90的小粒子。具有这种结构的优点在于，荧光体受到入射电子束轰击而发射出的实际磷光仅通过中性密度滤光器90过滤一次，而进入面板的环境光实质上被过滤两次，即第一次是在其进入射线管时被内部中性密度滤光器90滤光，第二次是在环境光被荧光体和铝层23b反射或散射后试图射出射线管时被中性密度滤光器90滤光。这也与制造商将中性密度层压板施加到透明玻璃面板的外表面上或者使用暗色玻璃面板时试图实现的效果相同。
制造CRT10的过程包括，首先制备小粒子的悬浮液，其中小粒子为暗色无机材料。该悬浮液是水基溶液，并且可包含适当的粘合剂和表面活性剂。通过适当改变暗色无机材料在悬浮液中的固体含量和涂覆周期，可改变悬浮液，以控制(1)有效透光度，(2)将玻璃的管面反射率控制到某一总体所需水平，和(3)在一定限度上，将中心与边缘有效玻璃透光度之比控制为所需水平。管面反射率测量的是环境光在从测量中未包括的任一面板表面进入具有镜面部件的射线管之后射出射线管的那部分环境光。
优选实施例包括制备水基悬浮液，该水基悬浮液包含大约0.05至2微米大小的碳或石墨粒子，以及丙烯酸有机和二氧化硅无机粘合剂和用于获得分散、乳化和润湿性质的适当表面活性剂。将悬浮液涂覆到干燥旋转面板12上，该面板12上已经施加有基体23。然后通过软流(limp steam)方法涂覆悬浮液。通过随后将面板以较高转速旋转5到15秒来获得涂覆均匀性，以获得所需的中心与边缘碳固体分布。将内部中性密度滤光器90以较慢速度旋转60秒使其干燥。悬浮液中的粘合剂有助于将碳中性密度滤光器90粘接到面板12，并允许充分粘接，以便能经受随后的荧光和薄膜涂覆过程，从而使滤光器密度不发生显著改变。控制悬浮液中碳固体的量，从而控制有效透光度的整体减小，和开口23b中屏幕22的总体入射光管面反射率。
要求用于内部中性密度滤光器的粒子在450℃至480℃的温度下是稳定的。其原因在于在CRT制造过程中，在屏幕烘烤周期和玻璃料密封周期中内部中性密度滤光器将经受大约450℃的温度。
下面为本发明的多个实施例或示例例1通过以下过程制备水基悬浮液首先将室温下9335克的去离子水与455克Acheson Electrodag 1530原料配方在室温下连续高速搅动20分钟进行混合，其中Acheson Electrodag 1530原料配方具有11％的石墨固体与配料。然后，加入140克的5％Tween 20表面活性剂和70克的Triton X-100表面活性剂，同时在非常低的搅动速度下使混合物混合。Acheson Electrodag 1530原料配方包含有机丙烯酸粘合剂和无机二氧化硅粘合剂。如果需要，则可以加入附加的硅石，如Kasil，Ludox等，以便更好地粘接到二氧化硅与石墨具有大约0.05∶1比例的玻璃表面。还可以加入丙烯酸或乳胶族的有机粘合剂，以便在丙烯酸与石墨为大约0.1∶1的比例下增加粘接或滤光器溶液的粘性。可使用具有良好亲水、分散、乳化和润湿性的表面活性剂，包括TritonX-45，NP-40和Tamol 731。其他表面活性剂包括Tween 20和TritonX-100。石墨固体浓度为大约0.5％重量比。
在混合后，通过50微米筛过滤悬浮液，并且放入分配罐中，该分配罐具有带有截流阀的3/8″ID Tygon分配软管。然后将包含基体23的面板12放置在静止机器上，与垂直位置成10度，且在悬浮液软流到面板12上时以20RPM的速度旋转6到7秒。之后以100RPM的速度将面板12旋转10秒种，以便将内部中性密度滤光器90均匀分布在面板12上。然后用辐射将滤光器90加热60秒使其干燥，并从机器上将其取下。当悬浮液中石墨粒子为0.5％重量比时，如上所述涂覆内部中性密度滤光器之后所得到的面板的透光度数据如下中心区域透光度减小 35％边缘(角部)区域透光度减小35％例2该方法与例1相同，不过石墨固体从0.5％增加到0.65％。如上所述涂覆内部中性密度滤光器90后所得到的面板12的透光度数据如下中心区域透光度减小 46％边缘(角部)区域透光度减小46％例3该方法与例1相同，不过石墨固体增加到0.75％。如上所述涂覆内部中性密度滤光器90后所得到的面板12的透光度数据如下中心区域透光度减小 54％边缘(角部)区域透光度减小53％例4该方法与例1相同，不过在分配中性密度滤光器溶液之后以120RPM的速度将面板12旋转6秒。如上所述涂覆内部中性密度滤光器90后所得到的面板12的透光度数据如下中心区域透光度减小 40％边缘(角部)区域透光度减小37％例5该方法与例1相同，不过在分配中性密度滤光器溶液后，以140RPM的速度将面板12旋转14秒。如上所述涂覆内部中性密度滤光器90后所得到的面板12的透光度数据如下中心区域透光度减小 30％边缘(角部)区域透光度减小32％
下表表示适当的暗色中性密度材料的列表。不过，本发明的范围不限于这些材料。
材料名称制造商材料中的粘合剂粒子大小Electrodag 1530 Acheson Colloids丙烯酸&二氧化硅0.5微米Hitasol 542 Hitachi Chemicals 丙烯酸&二氧化硅0.4微米Hitasol 66M Hitachi Chemicals 丙烯酸和二氧化硅 0.25微米Gray Glass粉末 TV Glass Makers 没有(添加) 1微米通常，为了获得更小的反射率优选较暗或较黑的滤光器材料。此外，为了应用中性密度滤光及其透明度，优选尺寸分布较窄的较小粒子尺寸材料。最优选的粒子尺寸为0.2微米至0.3微米。
尽管上面给出了本发明的详细描述和实现本发明的最佳模式，不过本发明并非仅限于说明书和实施例。本领域技术人员鉴于该描述可想到的变型或功能等效方式也处于本发明范围内。其他示例，其中包括将本发明用于点屏结构中、用于所谓的“阳光”屏结构中，以及在基体23之前施加滤光器90的情形。
权利要求
1.一种制造CRT(10)的方法，该CRT(10)包括具有初始透光度的面板(12)、内表面，所述表面上具有中性密度滤光器(90)粒子，至少一种荧光沉积物位于所述中性密度滤光器粒子的顶部，所述方法包括以下步骤制备所述中性密度滤光器粒子的悬浮液，所述粒子良好地分散于水介质中，所述粒子在所述悬浮液中的浓度足够大，以便能将所述面板的透光度减小到初始透光度的25％至75％的水平；在施加所述至少一种荧光沉积物之前，将所述悬浮液涂覆在所述内表面上；并且施加所述至少一种荧光沉积物。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述内部中性密度滤光器粒子包括从碳、石墨、无机暗色材料和暗色粉末玻璃中选出的非常精细的粒子。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述内部中性密度滤光器粒子包括0.05微米到2微米的尺寸。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述内部中性密度滤光器粒子可以经受随后的涉及450℃以上温度的处理步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其中在施加干燥的黑色基体之后并且在印刷所有荧光沉积物之前，涂覆内部中性密度滤光器粒子。
6.如权利要求1所述的方法，其中制造CRT的所述制备步骤包括所述悬浮液中的无机粘合剂。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述无机粘合剂包括二氧化硅。
8.如权利要求1所述的方法，其中制造CRT的所述制备步骤包括所述悬浮液中的有机粘合剂。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述有机粘合剂为丙烯酸或乳胶材料。
10.如权利要求1所述的方法，其中制造CRT的所述制备步骤包括所述悬浮液中的表面活性剂。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述表面活性剂为Tween20，Triton X-100，Triton X-45，NP-40或Tamol 731。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述面板具有基本平坦的外表面。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述的中性密度滤光器粒子本质上为一种类型的粒子。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述面板为透明玻璃。
15.如权利要求11所述的方法，其中所述制备步骤包括将大约8650至9350克去离子水与具有大约11％石墨固体的大约455至750克原料配方混合，同时连续高速搅动，从而产生中间混合物；并且将140克大约5％的Tween 20表面活性剂和大约70克的TritonX-100表面活性剂加入所述中间混合物中，同时在非常低的搅动速度下搅动所述混合物，从而产生石墨浓度为大约0.5％至0.75％重量比的所述悬浮液。
16.如权利要求15所述的方法，其中施加所述悬浮液的步骤包括将所述面板放置在静止机器上，与垂直位置大约成10度；在悬浮液软流到所述面板上时以大约20RPM的速度旋转所述面板大约6到7秒；以大约100RPM到140RPM的速度将所述面板旋转大约6到14秒种，以便均匀分布湿膜；用辐射将所述湿膜加热大约60秒使其干燥，从而将所述湿膜转变为所述内部中性密度滤光器。
17.一种包括面板(12)的CRT(10)，该面板具有内部表面，所述表面上有中性密度滤光器(90)粒子，所述中性密度滤光器粒子使所述面板的透光度降低25％到75％，并且至少一种荧光沉积物位于所述中性密度滤光器粒子的顶部，由此该中性密度滤光器提高了CRT的对比度。
18.如权利要求17所述的CRT，其中所述面板具有基本平坦的外部表面。
19.如权利要求17所述的CRT，其中所述的中性密度滤光器粒子本质上为一种类型的粒子。
20.如权利要求17所述的CRT，其中所述面板是透明玻璃。
21.如权利要求17所述的CRT，其中所述中性密度滤光器粒子的尺寸为0.05微米到2微米。
全文摘要
本发明公开了一种新型CRT(10)及制造该CRT的方法。CRT包括位于荧光沉积物与面板(12)的内表面之间的内部中性密度滤光器(90)。该滤光器增强CRT的对比度，同时不会损害CRT的中心与边缘亮度比。滤光器包括非常精细的粒子，其中所述粒子是黑色、灰色或者黑色与灰色的混合。滤光器将面板的吸收率减小25％至75％。本发明特别适用于大致平坦的CRT。制造该新型CRT的方法包括制备可吸收光的含碳粒子的良好分散悬浮液的步骤，其中该含碳粒子在水介质中为0.05至2微米，以及在施加至少一种荧光沉积物之前将悬浮液涂覆到面板内表面上的步骤。所述悬浮液还可以包括适当的有机和无机粘合剂，以及分散和润湿剂。
文档编号H01J9/227GK1675733SQ03819648
公开日2005年9月28日 申请日期2003年8月7日 优先权日2002年8月19日
发明者H·M·帕特尔 申请人:汤姆森许可公司