专利名称：全色场顺序式彩色显示器件的制作方法
技术领域：
本发明是关于全色场顺序式彩色显示器件的改进。
五十年代初，荫罩式CPT研制成功，几十年来，CPT产量迅速增长，其性能日益改进。由于CPT的优良性能，它们在显示领域获得了广泛应用。目前在彩色电视和计算机终端显示等领域大量使用着CPT和CDT。随着科学技术和生产的发展以及人们需求的提高，对CPT和CDT的性能，特别对分辨率提出了更高要求。由于CPT和CDT本身结构的限制，要继续提高分辨率是很困难的，因此迫切需要开发新的彩色显示器件。
在八十年代初，出现了一种全色场顺序式彩色显示器件，它由单色显示管和全色液晶色闸(液晶CS)所组成。单色显示管同时发出不同基色的光谱，全色液晶色闸具有滤光片作用，它可在不同工作状态下，只允许某种颜色的光通过，从而达到全色显示目的。由于单色显示管内无荫罩，因此这种器件的分辨率高、颜色稳定、耐振动性和耐冲击性好，另外对比度也很高。其缺点是亮度低，蓝基色欠饱和，成本较高，离实用还有一定距离。另外，采用单色显示管和双色液晶色闸组成的双色场顺序式彩色显示器件已经实用化。但它显示的颜色不多，例如红和绿双色场顺序式彩色显示器件只能显示红、橙、黄和绿四种颜色，不能进行全色显示。
为了解决上述问题，本发明采用束引式多色显示管(束引式多色CRT，以下有时也简称束引式管)取代单色显示管，将它和液晶CS进行组合，可获得一种性能优良的全色场顺序式彩色显示器件(CDD)。它可以显著提高现有全色场顺序式彩色显示器件的亮度，并改进色纯，实现全色显示。
下面进行详细说明。
束引式彩色显像管在八十年代得到了迅速发展，并已实用化，其最大特点是管内无荫罩，电子束利用率高达50％以上，由于只有一束电子，功耗显著降低，同时无需进行色会聚，制造成本也较低。束引式管荧光屏结构是在屏上沿垂直方向涂覆红、绿、蓝三组荧光粉色条，在色条之间形成三组由石墨构成的黑条，然后在其表面形成铝膜，再在黑条上涂覆一组束引式荧光粉条(引示条)。例如索尼公司一种7英寸束引示彩色投影管，其荧光屏上红、绿、蓝三色条宽分别为0.069、0.111、0.069mm，相应的三组黑条条宽分别为0.048、0.048、0.068mm，色条间距为0.140mm，三色荧光粉组节距为0.420mm。束引式管的主要缺点是三色荧光粉组节距不能太小，否则由于电子打它色而造成色纯下降，另外，为了正确进行选色，束指引信号是不可缺少的，因此束流不能截止，从而使对比度降低。
双色液晶CS通常由一片多向色偏振片、一片中性偏振片和中间一个液晶盒组成，例如一片红一绿色多向色偏振片、一片中性偏振片和一个液晶盒组成了红—绿双色液晶CS，红—绿色多向色偏片由一片绿色二向色偏振片和一片红色二向色偏振片粘合而成，其偏振轴R轴和G轴相互垂直。单色二向色偏振片和中性偏振片可统称为非多向色偏振片。液晶盒为半波延迟器，当它处于“off”态时，液晶呈现双折射效应，它起半波延迟器作用，使入射的偏振光从液晶盒中出射时旋转90°。当液晶盒处于“on”态时，液晶不呈现双折射效应，入射的偏振光通过液晶盒而不受影响。根据液晶盒的不同状态，红—绿双色液晶CS可仅使红光或绿光通过，因此具有色闸作用。全色液晶CS通常由两片多向色偏振片、一片中性偏振片和分别位于其间的两个液晶盒组成，多向色偏振片均由两片单色二向色偏振片粘合而成。根据液晶盒的不同状态，全色液晶CS可仅使红、绿、蓝光中的某一种光通过，因此可进行全色显示。
如果将一种特殊的束引式管一束引式多色显示管和液晶CS组合成一种新的全色场顺序式彩色显示器件，则它可克服现有的场顺序式彩色显示器件的缺点，具有亮度高、对比度高、色纯好和分辨率高等特点。
例如在
图1中，CDD由束引式多色CRT和双色液晶CS组成。双色液晶CS由一片黄—青色多向色偏振片P1、一片中性偏振片P2和一个液晶盒C所组成，P1由一片黄色二向色偏振片和一片青色二向色偏振片粘合而成。P1、P2的偏振轴和吸收轴如图所示，OA轴为液晶盒的光轴。束引式多色显示管荧光屏上只有两组色条L1和L2以及分别位于其间的两组黑条H1和H2，L1为M色条，它由红、蓝色发光材料构成，L2为G色条，它仅由绿色发光材料所构成。H1、M、H2和G条宽分别为0.040、0.095、0.070、和0.075mm，电子束宽度为0.170mm，H2条上为束引式发光材料构成的引示条。当电子束中心打在M色条上时，束引管发出R和B混合光，如果此时使液晶盒处于“off”态，则蓝光被截止，红光可通过液晶色闸，CDD显示红色。如果此时使液晶盒处于“on”态，则红光被截止，蓝光通过液晶色闸，CDD显示蓝色。当电子束中心打在G条上时，束引管发出G光，此时无论液晶盒处于何种状态，绿光都可通过液晶色闸，CDD显示绿色。因此通过控制电子束位置和液晶色闸的工作状态，CDD能进行全色显示。
如果用绿色二向色偏振片代替图1的中性偏振片，按照类似分析，CDD也能进行全色显示。还可选择其它具有不同偏振片组合的双色液晶色闸和相应的色条结构，实现全色显示。
为了进一步减小三色荧光粉组节距，可采用两个单色液晶色闸代替双色液晶色闸。例如在图4中，CRT仍为束引式多色管，H1、M、H2和G条宽分别为0.040、0.085、0.060、和0.055mm，荧光粉组节距从0.280mm减小为0.240mm，电子束宽度仍为0.170mm。P1、P2和P3分别为黄色二向色偏振片、绿色二向色偏振片和青色二向色偏振片，其余同例1CDD结构。当电子束中心打在M条上时，如果使液晶盒C1、C2均处于“off”态，则蓝光被截止，红光可以通过液晶色闸，CDD显示红色。如果使液晶盒C1、C2均处于“on”态，则红光被截止，蓝光可通过液晶色闸，CDD显示蓝色。当电子束中心打在G条上时，一部分电子也打在M条上，束引管发出R、G、B混合光，如果此时液晶盒C1和C2分别处于“off”、“on”态，则红、蓝光都被截止，只有绿光通过液晶色闸，CDD显示绿色。因此通过控制电子束位置和液晶色闸的工作状态，CDD能进行全色显示。也可以选择其它具有不同偏振片组合的双色液晶色闸和相应的色条结构，实现全色显示。
如果在束引式多色显示管的荧光屏中采用电流敏感型发光材料，则只需组合一个单色液晶色闸，也能够进行全色显示。例如在图7中，CDD由束引式多色CRT和一个单色液晶CS组成。束引式管荧光屏M色条中红色发光材料亮度—电流呈亚线性或直线性，蓝色发光材料亮度—电流呈超线性。单色液晶CS由两片青色二向色偏振片P1、P2和一个液晶盒C构成。P1、P2偏振轴如图所示，其余同例1CDD结构。在电流密度较小时，如果电子束中心打在M条上，则电子束仅能够激发红色发光材料，束引管发出R光，此时使液晶盒处于“on”态，则红光可通过液晶色闸，CDD显示红色。在电流密度较大时，如果电子束中心仍打在M条上，则电子束使红、蓝色发光材料都被激发，束引管发出R、B色混合光，此时使液晶盒处于“off”态，则红光被截止，只有蓝光可通过液晶色闸，CDD显示蓝色。如果电子束中心打在G条上，此时无论液晶盒处于何种状态，CDD都显示绿色。因此通过控制电子束的位置和液晶色闸的工作状态，CDD能进行全色显示。对单色液晶色闸和荧光粉条结构也有多种不同的选择。
总之，本发明的彩色显示器件由束引式多色CRT和液晶CS组成，束引式多色CRT荧光屏中有两组色条，其中一组色条由红、绿和蓝三种发光材料中两种发光材料构成，另一组色条由第三种发光材料构成。
为易于说明起见，采用以下符号Cam、Can、Cai表示加法基色，m、n、i＝1，2，3(m≠n，n≠i，i≠m)，Ca1、Ca2、Ca3分别表示R、G、B色。
Csm、Csn、Csi表示减法基色，m、n、i＝1，2，3(m≠n，n≠i，i≠m)，Cs1、Cs2、Cs3分别表示C、M、Y色。
根据液晶CS的不同结构，彩色显示器件可分为三大类(1)彩色显示器件由束引式多色CRT和一个双色液晶CS所组成，双色液晶CS由三片非多向色偏振片和一个液晶盒构成。
a.一片偏振片为Csm-Csn多向色偏振片，另一片偏振片为中性偏振片或Cai二向色偏振片，例如一片偏振片为黄—青色多向色偏振片，另一片偏振片为中性偏振片或绿色二向色偏振片，黄—青色多向色偏振片由一片黄色二向色偏振片和一片青色二向色偏振片粘合而成。束引式管荧光屏中一组色条由Cai发光材料所构成，另一组色条由Cam、Can发光材料构成。
b.一片偏振片为Cam-Csm多向色偏振片，另一片偏振片为中性偏振片或Cai二向色偏振片，Cam-Csm多向色偏振片由一片Cam二向色偏振片和一片Csm二向色偏振片粘合而成。例如一片偏振片为红—青色多向色偏振片，另一片偏振片为中性偏振片或者绿色二向色偏振片。束引式管荧光屏中一组色条由Cai发光材料所构成，另一组色条由Cam、Can发光材料构成。
这一类彩色显示器件不需要使用电流敏感型发光材料，可采用亮度、色纯等特性优良的CPT、CDT用发光材料，因此色纯好，亮度高。
(2)彩色显示器件由束引式多色CRT和两个单色液晶CS组成，两个单色液晶CS由三片非多向色偏振片和两个液晶盒构成。
a.一片偏振片为Csm二向色偏振片，第二片偏振片为Csn二向色偏振片，第三片偏振片为中性偏振片或Cai二向色偏振片，例如一片偏振片为黄色二向色偏振片，第二片偏振片为青色二向色偏振片，第三片偏振片为中性偏振片或绿色二向色偏振片。束引式管荧光屏中一组色条由Cai发光材料构成，另一组色条由Cam、Can发光材料构成。
b.一片偏振片为Cam二向色偏振片，第二片偏振片为Csm二向色偏振片，第三片偏振片为中性偏振片或Cai二向色偏振片。例如一片偏振片为蓝色二向色偏振片，第二片偏振片为黄色二向色偏振片，第三片偏振片为中性偏振片或红色二向色偏振片。束引式管荧光屏中一组色条由Cai发光材料构成，另一组色条由Cam、Can发光材料构成。
c.三片偏振片为颜色互不相同的二向色偏振片Cam或者Csm，例如三片偏振片分别为红、绿、蓝色二向色偏振片或黄、蓝、品红色二向色偏振片等。束引式管荧光屏中一组色条由红、绿、蓝三种发光材料中两种构成，另一组色条由第三种发光材料构成。
这一类彩色显示器件中两个单色液晶CS由三片非多向色偏振片和两个液晶盒构成，因此液晶CS成本较高，亮度也有所降低，但色纯好，更重要的是可使荧光粉节距进一步减小，不需使用电流敏感型发光材料。
(3)彩色显示器件由束引式多色CRT和一个单色液晶CS组成，束引式多色CRT荧光屏上由两种发光材料构成的一组色条中，一种发光材料的亮度—电流特性呈直线性或亚线性，另一种发光材料的亮度—电流特性呈超线性，单色液晶CS由两片单色二向色偏振片和一个液晶盒构成。
a.两片偏振片均为Csm二向色偏振片，例如均为青色二向色偏振片。束引式管荧光屏中一组色条由Cai发光材料构成，而另一组色条由Cam、Can发光材料构成，Can发光材料亮度—电流呈超线性。
b.两片偏振片均为Cam二向色偏振片，例如均为蓝色二向色偏振片。束引式管CRT荧光屏中一组色条由Cai发光材料构成，而另一组色条由Can、Cam发光材料组成，Cam发光材料亮度—电流呈超线性。
c.一片偏振片为Csm二向色偏振片，另一片偏振片为Cai二向色偏振片，例如一片偏振片为青色二向色偏振片，另一片偏振片为蓝色二向色偏振片。束引式管荧光屏中一组色条由Cai发光材料构成，另一组色条由Cam、Can发光材料构成，Can发光材料亮度—电流呈超线性。
d.一片偏振片为Cam二向色偏振片，另一片偏振片为Can二向色偏振片，例如一片偏振片为红色二向色偏振片，另一片偏振片为蓝色二向色偏振片。束引式管荧光屏一组色条由Cam(或Can)发光材料构成，另一组色条由Cai、Can(或Cam)发光材料构成，Can(或Cam)发光材料亮度—电流呈超线性。
这一类彩色显示器件虽需使用发光效率稍差的电流敏感型发光材料，但单色液晶CS透过率较高，因此亮度也较高，另外成本较低。
在束引式管中直线性发光材料可采用Y202SEu、ZnSCu，Al、ZnSCu，Au，Al和ZnSAg，还可采用Y202STb、Gd202STb等。亚线性发光材料可采用Y202SEu、Zn2SiO4Mn等，超线性发光材料可采用(Zn，Cd)SAg，Ni、ZnSAg，Ni等。
在现有的全色场顺序式彩色显示器件中，全色液晶色闸由4片单色二向色偏振片和一片中性偏振片以及两个液晶盒构成，而本发明的全色场顺序式彩色显示器件中，液晶色闸由2或3片非多向色偏振片和一个或者两个液晶盒构成，因此亮度显著提高。另外，由于本发明的彩色显示器件采用了束引式多色CRT，其荧光屏上有两组色条，通过束引式粉的引示作用，电子束可选择性地激发任一组色条，从而使色纯提高，并能获得较高的分辨率，并且可使用色纯更好、亮度更高的发光材料，从而可进一步提高色纯和亮度。这种新型全色场顺序式彩色显示器件具有分辨率高、色纯好、亮度高、对比度好和成本低等优点，可以用作彩色电视和多媒体电视显像器件。
下面以实例具体说明。
实例1在图1中，CDD由束引式多色CRT和双色液晶CS组成。双色液晶CS由一片黄—青色多向色偏振片P1、一片中性偏振片P2和一个液晶盒C构成，P1由一片黄色二向色偏振片和一片青色二向色偏振片粘合而成。P1、P2的偏振轴和吸收轴如图所示，OA轴为液晶盒的光轴。束引式多色CRT荧光屏上有两组色条L1、L2和分别位于其间的两组黑条H1、H2，L1为M色条，它由红色发光材料Y202SEu和蓝色发光材料ZnSAg构成，L2为G色条，它由绿色发光材料ZnSCu，Au，Al构成。H1、M、H2和G条宽分别为0.040、0.095、0.070、0.075mm，电子束宽度为0.170mm，H2条上为发光材料Y3A13Ga2012Ce所构成的引示条，其条宽为0.040mm。根据前面分析可知CDD显示的颜色和电子束位置、液晶CS工作状态之间的关系如下表所示。
注C处于“on”态时，绿光偏蓝，C处于“off”态时，绿光偏黄。
实例2在图2中，P1为红一青色多向色偏振片外，其偏振轴如图所示，其余同例1中CDD结构。CDD显示的颜色和电子束位置、液晶CS工作状态之间的关系如下表所示。
实例3
在图3中，P2为绿色二向色偏振片，其偏振轴如图所示，其余同例1中的CDD结构。CDD显示的颜色和电子束位置、液晶CS工作状态之间关系如下表所示。
在本例中，绿光经过两片偏振片时，均未受到偏振，因此绿光透过率较高，绿光亮度也较高，但红光和蓝光透过率下降，红光和蓝光亮度有所降低。
实例4在图4中，CDD由束引式多色CRT和两个单色液晶CS组成。两个单色液晶CS由一片黄色二向色偏振片P1、一片绿色二向色偏振片P2、一片青色二向色偏振片P3和两个液晶盒C1、C2构成。P1、P2和P3的偏振轴如图所示。束引式管荧光屏上有M、G两组色条和两组黑条H1、H2，G色条由绿色发光材料ZnSCu，Au，Al所构成，M色条由红色发光材料Y202SEu和蓝色发光材料ZnSAg构成。H1、M、H2和G条宽分别为0.040、0.085、0.060和0.055mm，荧光粉条节距为0.240mm，电子束宽度为0.170mm，其余同例1CDD结构。根据前面分析可知CDD显示的颜色和电子束位置、液晶CS工作状态之间的关系如下表所示。
在本例中，液晶CS由三片单色二向色偏振片和两个液晶盒组成，绿光透过率较高，但CDD总亮度较低，且成本较高。三色荧光粉组节距显著减小。
实例5
在图5中，P2为中性偏振片，其吸收轴如图所示，其余同例4中CDD结构。CDD显示的颜色和电子束位置、液晶CS工作状态之间关系如下表所示。
在本例中，液晶CS由三片非多向色偏振片和两个液晶盒组成，液晶CS的透过率较低，CDD亮度较低，且成本较高，但三色荧光粉组节距显著减小。
实例6在图6中，P1、P2和P3分别为红色二向色偏振片、绿色二向色偏振片和蓝色二向色偏振片，P1、P2和P3偏振轴如图所示。束引式管荧光屏的两组色条为Y、B色，Y色条由红色发光材料Y202SEu和绿色发光材料Gd202STb构成，B色条由蓝色发光材料ZnSAg构成，其余同例4CDD结构。CDD显示的颜色和电子束位置、液晶CS工作状态之间的关系如下表所示。
在本例中，单色液晶CS由红、绿、蓝三片单色二向色偏振片和两个液晶盒构成，虽然液晶CS透过率较低，但色纯较好。
实例7在图7中，CDD由束引式多色CRT和一个单色液晶CS组成。单色液晶CS由两片青色二向色偏振片P1、P2和一个液晶盒C所构成，P1、P2的偏振轴如图所示。束引式多色CRT荧光屏上有两组色条，一组色条由红色发光材料Y202SEu和超线性蓝色发光材料ZuSAg，Ni构成，另一组色条由绿色发光材料ZnSCu，Au，Al组成。其余同例1CDD结构。根据前面分析可知CDD显示的颜色和电子束位置、电流密度、液晶CS工作状态之之间的关系如下表所示。<
在本例中，液晶CS仅由两片青色二向色偏振片和一个液晶盒所构成，因此液晶CS的透过率较高，CDD亮度也高，同时成本较低。
实例8在图8中，CDD由束引式多色CRT和一个单色液晶CS组成。单色液晶CS由两片蓝色二向色偏振片P1、P2和一个液晶盒C所构成。P1、P2的偏振轴如图所示。其余同例7中CDD结构。CDD显示的颜色和电子束位置、电流密度、液晶CS工作状态之间的关系如下表所示。<
>在本例中，液晶CS仅采用两片蓝色二向色偏振片，因此液晶CS的透过率较高，CDD亮度也高，同时成本较低。
实例9在图9中，CDD由束引式多色CRT和一个单色液晶CS组成。单色液晶CS由一片红色二向色偏振片P1、一片蓝色二向色偏振片P2和一个液晶盒C构成。P1、P2偏振轴如图所示，OA轴为液晶盒光轴。束引式多色CRT荧光屏上一组色条由绿色发光材料ZnSCu，Au，Al和超线性蓝色发光材料ZnSAg，Ni所构成，另一组色条由红色发光材料Y202SEu构成。其余同例7中CDD结构。CDD显示的颜色和电子束位置、电流密度、液晶CS工作状态之间的关系如下表所示。
>实例10图10中，P1为蓝色二向色偏振片，P2为青色二向色偏振片，其偏振轴如图所示。束引式多色CRT荧光屏上一组色条由红色发光材料Y202SEu和超线性绿色发光材料(Zn，Cd)SAg，Ni构成，另一组色条由蓝色发光材料ZnSAg构成。其余同例7中的CDD结构。CDD显示的颜色和电子束位置、电流密度、液晶CS工作状态之间的关系如下表所示。
图1至图10为本发明的全色场顺序式彩色显示器件的结构简图。图11为现有的全色场顺序式彩色显示器件的结构简图。在图1至图11中，P1、P2和P3为偏振片，R、G、B、Y、C和RGB表示偏振轴的水平或垂直方向，O为中性偏振片的吸收轴，C、C1、C2为液晶盒，OA轴为液晶盒的光轴。在图1至图10中，CRT为束引式多色显示管。在图11中，CRT为单色显示管。
权利要求
1.一种新型全色场顺序式彩色显示器件，其特征是它由束引式多色CRT和液晶CS组成，束引式多色CRT荧光屏有两组色条，其中一组色条由红、绿和蓝三种发光材料中两种发光材料构成，另一组色条由第三种发光材料构成。
2.根据权利要求1的全色场顺序式彩色显示器件，其特征是它由束引式多色CRT和一个双色液晶CS组成。
3.根据权利要求1的全色场顺序式彩色显示器件，其特征是它由束引式多色CRT和两个单色液晶CS组成。
4.根据权利要求1的全色场顺序式彩色显示器件，其特征是它由束引式多色CRT和一个单色液晶CS组成，束引式多色CRT荧光屏上由两种发光材料所构成的一组色条中，一种发光材料的亮度—电流特性呈直线性或亚线性，另一种发光材料的亮度—电流特性呈超线性。
全文摘要
一种新型全色场顺序式彩色显示器件,它由束引式多色显示管和液晶色闸组成。束引式管中使用红、绿、蓝三种发光材料,其荧光屏上有两组色条,一组色条由两种发光材料构成,另一组色条由第三种发光材料构成。液晶色闸分为双色液晶色闸和单色液晶色闸。通过控制电子束位置和改变液晶色闸的工作状态,可实现全色显示。这种彩色显示器件具有分辨率高、色纯好、亮度高、对比度好和成本低等优点,可用作彩色电视和多媒体电视显像器件。
文档编号H04N9/16GK1256591SQ98123249
公开日2000年6月14日 申请日期1998年12月4日 优先权日1998年12月4日
发明者邱行中, 黎涤萍, 邱励楠 申请人:邱励楠