专利名称：荧光屏三基色区域彼此相邻排列的发光管的制作方法
技术领域：
本发明与室内外巨型显示屏有关，人们都知道多个独立的发光体有规律的排列，可以通过电子信号控制发光体的亮暗来获得图像。图像的亮度、清晰度直接与发光体有关，普通室内外大屏幕显示屏发光体的发光面积以及发光面之间的距离都比较大，因此图像的颗粒度大，清晰度也相应就低。所以，提高图像的清晰度缩小发光器件光点阀的距离便变得尤为重要。但是缩小发光体面积与提高亮度是一对矛盾。
本发明提供的器件既保正了亮度要求又大大缩小了发光面积，增大了清晰度。本发明的目的是提供一种具有泛束性质的发光管，其中在面板内表面上的荧光粉各区域具有独立发光的特性，且红、绿、蓝三基色荧光粉区域彼此相邻排列，为室内外巨型显示屏提供了一种实用且具有高清晰度的发光器件----荧光屏三基色区域彼此相邻排列的发光管。为实现上述目的，提供的这种器件包含一、具有真空密封性能的玻璃外壳，含有玻璃荧光屏(1)、玻璃框(4)和底板(5)。在玻璃荧光屏(1)内表面上有多组彼此相邻排列的三基色荧光粉区域(3R、3G、3B)，且每组三基色荧光粉中任意两种粉之间都彼此相邻。这就大大增强了三基色光的混色效果，显示更逼真的彩色图像。
二、玻璃外壳内有阳极组件，包含阳极框(12)、高压引线(10)和消气环(26)以及封接固定阳极框(12)用的固定耳(19)，阳极组件通过固定耳(19)牢固地封接在荧光屏的下表面处。
三、玻璃外壳内有阴栅组件，包括屏蔽罩(15)、支撑架(17)、第二栅极(8)、第一栅极(7R、7G、7B)、隔片(18)、支座(16)、阴极(14G、14RB)、阴极支架(24)以及引线板(23)、固定支脚(20)。支撑架用于支撑第二栅极(8)和隔离内有不同个阴极的第一栅极(7R、7B和7G)并被固定在屏蔽罩(15)的内表面。而电子发射系统被固定在阴极支架(24)上，用来发射电子轰击荧光屏激发荧光粉发光。
按照具有上述结构的电子管，呈拱形的第一栅极(7R、7G、7B)和固定阴极(14G、14RB)的阴极支架(24)通过与紧贴在支座(16)下面的引线板(23)中的引线焊接和用铆钉与支座铆合，就分别固定在支座(16)上。另外屏蔽罩(15)左右两内侧面下边缘部份分别有两个支台(20)，用来固定支座(16)在屏蔽罩(15)中的位置，这样能使屏蔽罩(15)内的每个部件得高准确度的定位。
参考下面附图的详细描述，能对本发明有个全面的了解。
图1是发光管的外观视2是发光管的俯视3是沿图2A-A’线切断剖面4是沿图2B-B’线切断剖面5是发光管装配结构的分解透视6是荧光屏放大剖视7是屏蔽罩工作原理8是屏蔽罩的俯视9是沿图8C-C’线切断的剖10是沿图8D-D’线切断的剖11是阳极框的透视12是阳极框装配在玻璃框中的俯视13是阴极装配固定剖视14是第一栅极的装配剖15是第二栅极成形16是绝缘隔片的外视图如图1所示，这种发光管有一个具真空密封性能的玻璃外壳，玻璃外壳含有呈矩形的荧光屏(1)、呈矩形的玻璃框(4)和呈矩形的底板(5)。底板(5)与荧光屏平面相平行。且底板(5)上有一用于抽气的通孔(27)和与之封接在一起的反喇叭口的抽气管(9)，它们之间的封接均是用与之膨胀系数基本相同的玻璃焊料(25)烧结而成。
如图6所示，荧光屏形成于面板玻璃的内表面。荧光屏(1)上有多组彼此相邻排列的三基色荧光粉区域(3R、3G、3B)分别发红光、绿光、蓝光。它们中的任意两种粉区域之间都彼此相邻，增强了三基色光的混色效果，减小了视觉差，提高了图像的清晰度。黑色的石墨层(2)处于各荧光粉区域之间或边缘，是一层导电层，它以边框的形式涂覆在面板的内表面。上述各粉层上又覆盖了一层平滑的铝膜(11)，使得荧光屏反射到屏外的光亮度增加，并对荧光屏形成等电位。
在三基色荧光粉区域彼此相邻排列的荧光屏下面，有一个阳极框(12)，在每个荧光粉区域周围或各荧光粉区域之间都有隔离片，这些隔离片使阳极框形成与荧光屏中荧光粉区域相对应的空格结构，这种结构的阳极框(12)可以有效地防止电子在加速过程中撞击残余气体分子或金属电极中的原子引发的二次电子直接轰击相邻近的荧光粉区域而形成串色。它同时起到阳极高压引线的作用。从图11上看，阳极框(12)顶部有几个凸起(28)，在各隔离片的相交拐角处，它能与荧光屏上的铝层(11)良好接触，使得铝层(11)和阳极框(12)具有同等电位。在阳极框(12)前后两侧面上有对称焊接上的固定耳(19)，并能和玻璃外壳通过玻璃焊料烧结在一起，阳极框(12)通过其前后两侧焊接上的固定耳(19)与玻璃框(4)上缘用膨胀系数基本相同的玻璃焊料烧结在一起而固定在荧光屏的下表面处，与荧光屏保持良好的电接触，得到高精度地定位。阳极框(12)中部有一装配吸气剂(26)之用的折弯平台和一个点焊高压引线(10)之用的竖面连接条。
如图3所示，玻璃外壳内阴栅组件中有屏蔽罩(15)、第二栅极(8)和支撑架(17)、第二栅极(8)固定在屏蔽罩(15)内表面上，支撑架(17)用以支撑第二栅极(8)，使其保证本身的形状并有效地隔离内有不同个阴极(14RB、1G)的第一栅极(7R、7B和7G)，支撑架(17)上部形状与第二栅极(8)形状一致，直接顶住撑起第二栅极(8)。
屏蔽罩(15)内存在着与荧光粉区域中心线对应的线状阴极(14G、14RB)和第一栅极(7R、7G、7B)，拱形第一栅极的弧面对应着各自荧光粉区域，其拱形弧面上有许多通孔，是穿过电子之用。第一栅极(7R、7B和7G)两侧分别有一个和两个定位腿，通过与支座(16)下面的引线板(23)中的引线点焊连接而被牢固地固定在支座(16)上，拱形第一栅极(7R、7B、7G)圆弧中心处有阴极(14RB、14G)，阴极两端被绕制和焊接在阴极支架(24)上，阴极支架(24)通过用铆钉(22)铆合固定在支座(16)上，并准确定位。
屏蔽罩(15)左右内侧下边缘部份各有2个支台(21)，是固定支座(16)的定位之用，并确定支座(16)与屏蔽罩(15)中第二栅极(8)之间的距离，从而也对第一栅极(7R、7B、7G)、阴极(14G、14RB)进行了定位。
在采用同一个阴极的两个第一栅极(7R、7B)之间有绝缘隔片(18)，并带有4个定位梢(30)，分别在上下两个端面上，是绝缘两个第一栅极(7R、7B)的，其中间有一切槽(29)是同一个阴极穿过的通槽之用。上下四个定位梢分别插入屏蔽罩(15)和支座(16)的定位孔中。
在支座(16)与底板(5)之间有一引线板(23)，各电极通过与之焊接达到从管外对电极输送电信号的目的，并起到把阴栅组件连接在一起的作用。其材质的膨胀系数与玻璃及玻璃焊料基本相同，能达到匹配封接。第二栅极(8)在对应着荧光粉区域的通孔部份是由网孔均匀密排而成。它能使穿过第一栅极(7R、7B、7G)的电子获得加速后穿过第二栅极(8)到达荧光屏，激发对应的荧光粉发光。第二栅极(8)由两部份组成，如图15所示。由于共用一个阴极的第一栅极的数量不同，其第二栅极(8)也略有不同，它能保证穿过第二栅极(8)的电子能均匀地轰击各自对应的荧光粉区域。从另一方面讲，若不把第二栅极(8)做成此状而采用普通平板状，电子虽然能穿过第二栅极后能扩散，但均匀一致性差，使得荧光屏前后区域由于阴极冷端效应而引起的亮度不高或发暗，如图7所示为加固屏蔽罩(15)在外壳内的位置和牢固性，在屏蔽罩(15)左侧或右侧的封接处下沿点焊上一个支脚(20)，把支脚(20)封接在玻璃框的边缘处。
下面开始叙述具有上述结构的发光管的工作原理阳极电压是通过从抽气管(9)引出的高压引线(10)加至阳极框(12)上又传到荧光屏上，荧光屏和阳极框(12)具有同样的电压。给阳极供给恒定UA、第二栅极UG2，供给阴极(14RB、14G)的电压是恒定UF，而加在第一栅极(7R、7B、7G)上的电压是个开关变量UG0和UG1，以便可以有选择性地控制各个荧光粉区域亮或暗。具体地说，当给第一栅极(7R、7B、7G)施加UG0电压时，由阴极产生的电子会到电场的排斥而不能穿过第一栅极(7R、7B、7G)到达荧光粉区域，荧光粉区域就不会发光。当给第一栅极(7R、7B、7G)施加UG1时，阴极产生的电子就会受到吸引力穿过第一栅极(7R、7B、7G)获得加速到达荧光屏，激发所对应的荧光粉区域发光。这些阴极发射的电子获得电势能并不断地转化为动能。当加速到阳极时，势能全部转化为动能。这些具有一定动能和动量的电子就会轰击荧光粉，激发荧光粉发光。通过对第一栅极施加UG0和UG1开关变量电压，可以达到控制荧光屏中各荧光粉区域亮成暗的目的。而发光时间也既是亮度强弱是由供给第一栅极(7R、7B、7G)UG1电压的时间长短所决定。
就荧光屏本身来讲，彩色显示屏的白场平衡是红色光、绿色光、兰色光混合而成。在D65白场平衡下，其红、绿、兰的光强度比大致应在3∶6∶1范围内。若同等面积的荧光粉在同样的电流密度的电子轰击下，三基色粉发光强度不能满足白场平衡的要求。所以，在设计荧光屏各粉区面积时，就通过调整发光面积的大小来弥补这个问题。这就可满足在同等电流密度的电子轰击下红、绿、兰三基色发光强度比大致在3∶6∶1范围内。由于红、绿、兰三基色荧光粉之间都彼此相邻，在显示单色或其它混合色时，显示象素的中心位置偏离不大，减小了视觉差，增加了混色效果，缩短了可视距离，增加了图象清晰度。这明显优越于荧光粉呈三竖条状排列和四点一组四方排列方式。考虑到这种结构的发光管在应用时要满足各三基色组间距一致的要求，在设计荧光屏(1)时，三基色粉各区域虽呈矩形且彼此相邻排列，但整个三基色总区域仍呈正方形。三基色粉之间的间隙很小，提高了平均亮度。其间隙是用导电的黑色石墨层(2)填补的，有利于提高对比度。
第二栅极的设置既给电子以加速又能屏蔽保护阴极(14RB、14G)。若没有第二栅极(8)，具有一定加速度和动能的电子就会撞击管内残余气体分子或电极的金属原子，使它们分裂为重离子和电子，这些重离子就会在电场作用下获得加速，回轰阴极(14RB、14G)，引起阴极溅数，大大缩短了阴极(14RB、14G)的寿命和降低发射能力。因而，按上述结构和功能的发光管，其工作原理是通过引线板(23)和高压引线(10)分别供给第一栅极(7R、7B、7G)UG1电压、第二栅极(8)UG2电压、阴极(14RB、14G)UF电压和阳极UA电压。阴极在UF的作用下，具备了工作条件就发射出电子，这些沿四周逸出的电子在第一栅极UG1和第二栅极UG2、阳极UA电压的聚集和加速下，穿过第一栅极(7R、7B、7G)和第二栅极(8)到达荧光屏。在穿过第一栅极后在第二栅极场作用下受到适当的发散和偏转，电子能均匀地轰击荧光屏，激发荧光粉发光。另一方面，若给第一栅极(7R、7B、7G)施加UG0电压时，其它条件不变，则阴极(14G、14RB)发射的电子因受到拒斥而不能穿过第一栅极到达荧光屏使荧光粉发光。这就满足了室内外巨型显示屏对本发明的发光管发光亮度开关控制的要求。
下面叙述具有上述结构和工作原理的发光管的制造工艺首先通过印刷的方法在平板玻璃上印刷上导电的石墨边框，如图1然后再分别印刷上红(3R)、绿(3G)、蓝(3B)三基色荧光粉于各自要求的范围内。滴有机膜后进行真空镀膜，在平滑的有机膜上蒸镀上一层镜面铝层(11)，镀铝后进行焙烧，去套影响真空性能的有机膜成份，这样屏就制做完毕。
把冲压成形后的屏蔽罩(15)倒置放在定位夹具中，再把成形后的第二栅极(8)、支撑架(17)分别放入屏蔽罩(15)内定位，再通过点焊机把它们焊接在一起。支撑架(17)的上部份紧靠第二栅极(8)，以确保在整个装配过程中或成品的振动中不致于变形而改变电场分布，影响亮度的均匀性，如图13所示，把阴极支架(24)的定位孔对准支座(16)上的定位孔，通过铆钉在铆合机上进行铆合在一起，再较正支架本身。阴极支架(24)的高度要精确一致，装配好的阴极要平行支座(16)平面。
固定好阴极后，把成形的第一栅极两侧的长腿放在支座(16)相应的定位槽中。并穿过支座(16)弯成90°与相对应的引线板(23)中的引线焊接，定位槽的长度与两腿外侧或单个腿两侧的距离一致，避免第一栅极前后串动。把绝缘隔片(18)下面的两个定位梢插入支座(16)中的相应定位孔中，并夹在红、蓝第一栅极(7R、7B)之间。然后把装配好的支座(16)放入屏蔽罩中，把支座放在支台上，把绝缘隔片(18)上端的两个梢子插入屏蔽罩(15)上对应的定位孔中进行定位和固定。通过引线两端翻转90°与屏蔽罩(15)焊接，固定了支座在屏蔽罩中的准确位置。此时，绝缘隔片能准确地卡在屏蔽罩与支座之间。固定支脚(20)焊接在屏蔽罩侧面下沿处，其下沿与整个阴栅组件的下沿平齐。
在阳极框上点焊消气环(20)和高压引线(10)以及前后两侧的固定耳(19)。固定耳和高压引线(10)采用能与玻璃匹配烧结的合金材料。
把装配好的阳极组件、阴栅组件分别放入玻璃框(12)中，然后把它们和荧光屏、底板烧结在一起。这样所有的零部件就装配封接成一个整体。此后对这个整体抽真空，对阴极、消气环进行处理后在抽气管处割封，从而获得荧光屏三基色区域彼此相邻排列的发光管。
以上虽然对本发明的结构和原理进行了描述，但不局限于此，所有对本发明的修改和便相修改都在权利要求范围内。
权利要求
1.本发明的荧光屏三基色区域彼此相邻排列的发光管具有一个六面体玻璃外壳包含呈矩形的平板荧光屏(1)和四个面均垂直于荧光屏平面呈矩形的玻璃框(4)以及和荧光屏平面相平形的呈矩形带有抽气孔的底板(5)。被设置在外壳内的阳极组件。被设置在外壳内的阴栅组件。电子发射系统固定在阴栅组件内的支座(16)上。本发明的发光管其特征在于荧光屏(1)包含多组彼此相邻排列的三基色荧光粉层(3R、3G、3B)，每组中的三基色粉中任意两种荧光粉区域都彼此相邻。所述的阴栅组件中的一个阴极(14G、14RB)可以对应一个或多个荧光粉区域，并非全是一个阴极对应一个荧光粉区域，且阴极平行于荧光屏平面，并位于对应的荧光粉区域的中心垂直面上；所述的阳极组件中有多组与三基色荧光粉区域相对应的空格；所述阴栅组件的顶部有不同弧度的拱形区域。
2.按权项1要求的发光管其特征在于所述阴栅组件中有含有网孔的第二栅极，第二栅极的形状与阴栅组件顶部形状一致。
3.按权项1要求的发光管其特征在于所述的阴栅组件中有呈拱形的第一栅极(7R、7B、7G)，并通过与其中的引线板(23)焊接，固定在支座(16)上。
4.按权项3要求的发光管其特征在于所述第一栅极(7R、7G、7B)内具有两端固定在阴极支架(24)上的线状阴极(14G、14RB)，阴极支架(24)通过铆钉(22)铆合固定在支座(16)上。
5.按权项3要求的发光管其特征在于所述引线板(23)中的各个引线分别与阴栅组件内的第二栅极(8)、第一栅极(7R、7B、7G)、阴极(14G、14RB)相连接，并固定在玻璃框(12)与底板之间。
6.按权项1要求的发光管其特征在于所述荧光屏(1)、玻璃框(4)、底板(5)以及和抽气管(9)之间的密封使用与其膨胀系数基本相同的玻璃焊料(25)。
7.按权项2要求的发光管，所述阴栅组件中的第二栅级(8)上具有对应于荧光粉区域的多组不同弧度的、用于穿过电子的通孔区，每组各通孔区之间从俯视角度看也彼此相邻排列。
8.按权项3要求的发光管其特征在于所述的呈拱形状的第一栅极(7R、7B、7G)在其共用一个阴极(14RB)的第一栅极(7R、7B)之间有一绝缘隔片(18)。
9.按权项1要求的发光管其特征在于阴栅组件中有屏蔽罩(15)，且屏蔽罩左右两内侧面下边缘部份分别有两个对称的支台(21)，用于固定放置支座(16)，以保证支座(16)在屏蔽罩(15)中与第二栅极(8)之间的精确距离。
全文摘要
荧光屏三基色区域彼此相邻排列的发光管,包括呈矩形的荧光屏、阳极组件、阴栅组件和玻璃外壳。荧光屏由多组彼此相邻排列的三基色荧光粉区域组成,外壳内有分隔各荧光粉区域的阳极组件和控制电子发射的阴栅组件。阴栅组件中的电子发射系统发射的电子通过阴栅组件中的第一栅极后,经第二栅极和阳极的加速到达荧光屏,激发荧光粉发光。
文档编号H01J31/10GK1193181SQ9710117
公开日1998年9月16日 申请日期1997年3月7日 优先权日1997年3月7日
发明者王红光, 贺在方 申请人:郑州中原显示技术有限公司