在噴塗金屬的螢光屏上帶有碳粉粒層的陰極射線管及其加工方法

2023-09-21 16:02:50 1

專利名稱:在噴塗金屬的螢光屏上帶有碳粉粒層的陰極射線管及其加工方法
本發明涉及到一種在噴塗有金屬的螢光屏上帶有碳粉粒層的新型陰極射線管及其加工方法。
美國專利NO、3，703，401(1972年11月21日授予迪爾(Deal)等人專利權)和No、4，025，661(1977年5月24日授予莫斯科內(Moscony)等人專利權)披露，每一個陰極射線管都包括螢光屏外殼，外殼上的發光屏幕，屏幕上的反光金屬層及金屬層上的無定形碳和/或石墨構成的碳粉粒層。該碳粉粒層能夠吸收從相毗連的蔭罩輻射的熱量或吸收從激發螢光屏的電子來散射或由電子來產生的電子。碳粉層不包括永久粘合劑，雖然它經常利用暫時有機粘合劑。該粘合劑在設計用來氧化或換句話說用來揮發螢光屏外殼上所有塗層的有機物質的烘烤階段時被除去。
已經發現，碳粉粒層是在烘烤階段後產生鬆散粒子的根源。將各部件裝配成可工作的陰極射線管後，這種鬆散粒子會導致管子中高壓穩定性方面的問題。因此，在碳粉粒層中最好是包括永久性粘合劑。上面提到的美國專利No、4，025，661指出，為什麼在碳粉粒層中不希望有金屬離子殘餘，並且也不希望有將使螢光屏的發光亮度降低大於5%的雜質。所以顯而易見，為碳粉粒層選擇永久性粘合劑是不可取的。
按照本發明的陰極射線管，除了碳粉粒層包含用作粘合劑的二氧化矽粉粒外，其結構同上述早先的陰極射線管是一樣的。通過熱解氣相矽化合物，例如四氯化矽，預製成最佳二氧化矽粉粒，平均尺寸小於0.1微米。該二氧化矽是一種乾粉，不同於大多數膠狀的二氧化矽粘合劑，也不同於大多數具有大得多的平均粉粒尺寸的預製二氧化矽粉末。
除了有預製二氧化矽粉末外，本發明的方法與上面提到的專利所揭示的方法是相似的，二氧化矽粉末可以在碳粉粒施用之前、同時或之後施用，最好是把含水懸膠液噴射在它的上面。這樣，在碳粉粒的上面或下面，就有一個二氧化矽粉末層，或者二氧化矽粉粒與碳粉粒在單個層中混合。所有的情況下，二氧化矽與碳粉粒的重量比在0.9至1.1的範圍內。
在附圖中這張僅有的圖是根據本發明的陰極射線管的側視局剖圖。
圖中所示的陰極射線管是一種在美國專利No，3，423，621(1974年5月13日授予羅伊斯(Royce)專利權)中描述過的蔭罩形顯像管。該陰極射線管包括真空管殼21(該管殼包括與管錐25連接成一整體的管頸23)和由屏幕27A和整體外圍邊框27B組成的屏盤27，邊框靠微晶玻璃封口29與管錐25連接。發光屏幕31包括不同發光顏色的線或點的感光鑲嵌幕，它位於屏幕27A的內表面。金屬鋁的反光金屬層33敷在屏幕31上，而碳粉粒層35敷在金屬層33上。電子槍枝架裝置37位於管頸23內。三個金屬指形零件39把支架裝置37和管頸隔開並且把支架裝置37連到管錐25內表面上的內部導電塗層40。靠近且與金屬層33隔開的是蔭罩41。蔭罩41焊接到金屬框43上，該框由一些支柱45上的彈簧47所支承，這些支柱45與屏盤27連為一體。當從支架裝置37來的一個或幾個電子來適當地在屏幕上掃描時，就會產生能夠通過屏幕27A看到的發光圖像。除了碳粉粒層35，結構和製造方法在別處已有詳細論述，這裡就不需要再予以描述了。
碳粉粒層35大約有0.0025毫米(0.1密耳)厚，基本由每單位面積大約相等重量的預製膠狀二氧化矽粉粒和碳粉粒(無定形碳和石墨的形式)部分組成。在鋁金屬層33氣化沉積在發光屏幕31上之後，有機物質從結構中被除去之前，碳粉粒層35可以以下述的典型工序製成。第一懸膠液的配方如下68.2克膠狀石墨，如註冊商標Aqua Dag E(22%固體)，由艾奇遜膠質公司(Acheson Colloids Company)銷售，休倫港(Port Huron)，MI;
15克無定形碳(平均粉粒大小約0.021微米)，如註冊商標Vulcan XC-72，由卡伯特公司(Cabot Corporation)銷售，波士頓(Boston)，MA;
1.5克分散劑，如註冊商標Marasperse CBX-2，由裡德本質公司(Reed Lignin Company)銷售，Rothschild，WI;
0.3克潤溼劑，如註冊商標Brij 35，由ICI美國公司(ICI Americas Inc.)銷售，威爾明頓(Wilmington)，DE;
1，915克去離子水或用蒸餾法提取的水。
以上成分在擴散器中混合十五分鐘。然後，第一懸膠液在擴散器中與下面等量的第二懸膠液攪拌五分鐘15克膠狀二氧化矽(平均粉粒大小約0.014微米)，如註冊商標Cab-O-Sil M-5，由卡伯特公司(Cabot Corporation)銷售，波士頓(Boston)，MA;
985克去離子水或用蒸餾法提取的水。
結果得到的混合懸膠液準備用噴射法噴塗到鉛螢光屏上。
屏盤及在上面的中間結構放在一個預先加熱到大約85℃至95℃的烤箱內，並在其中保持十五分鐘，直到屏盤達到大約烤箱的溫度。從烤箱取出屏盤，並且圍繞模型匹配線，利用遮板遮檔該盤的封口區及其包括陰罩支承支柱內部側壁，但是整個顯示區域保留不予遮檔。然後，隨著屏盤依然預熱，把可揮發的薄膜形材料的水懸浮液噴射到未遮檔的鋁金屬層上。最佳懸浮液實質上不包含在燃燒時會產生金屬離子殘渣的物質，它是將250毫升水溶性丙烯酸樹脂乳液(包含重量大約為46%的固體)和14克聚乙烯比咯烷酮(PVP)與2050毫升去離子水混合而成的。最佳丙烯酸樹脂乳液的註冊商標是Rhoplex AC-234，由羅姆和哈斯公司(Rohm and Haas Company)經銷，費城(phladelphia)，PA。據信，該丙烯酸樹脂乳液主要是由與少量的丙烯酸和甲基丙烯酸單體共聚的乙基丙烯酸鹽和聚合物組成。在大約3.5公斤/釐米2(每平方吋五十磅)的壓力下，利用空氣噴槍，噴射過程進行約一到三分鐘，並且在整個表面包括大約十道射流。部分地由於預熱的屏盤的熱量，在不到一分鐘的時間，噴射物就乾燥了，形成一封閉塗層或阻檔層。
接著，在屏盤已經預熱到50℃以上和遮板處於合適位置的情況下，上述的包括二氧化矽、石墨和炭黑粉粒的混合懸膠液噴射到金屬塗層的未遮擋部分上。在大約3.5公斤/釐米2(每平方吋五十磅)的壓力下，利用空氣噴槍，噴射過程進行約二到五分鐘，並且在整個表面包括大約二十道射流，形成的塗層重量約為0.15毫克/釐米2。部分地由於預熱的屏盤的熱量，在不到一分鐘的時間，噴射物就乾燥了，形成一吸熱保護塗層。
移去遮板，現在以通常方式對噴塗過的屏盤進行加工。這一過程包括通常的烘烤步驟，即在大約400℃至450℃的空氣中烘烤屏盤，用氣化和氧化的辦法除去結構中的揮發物質和有機物質。在這最後的烘烤階段，位於鋁金屬層上下的易揮發物質的薄膜和塗層，嵌鑲屏幕中的粘合劑，以及結構中所有分散劑和潤溼劑，都被除去了。烘烤之後，結構包括螢光嵌鑲屏幕上的鋁金屬反射層和粘附於鋁層上面的吸熱二氧化矽-碳-石墨保護塗層。
根據上述實例，可以做許多變動，這些變動都屬於本發明方法的範疇。許多這樣的變動都在上面提到的美國專利No、3，703，401和4，025，661中披露了，此處不必重複。
石墨或無定形碳或二者的混合物都可以用作保護塗層中的碳。無定形碳可以以燈黑、碳黑的形式或其他形式從不完全燃燒的含碳材料中獲得。石墨可以是人造的或天然的。可以說，石墨粉粒比無定形碳粉粒對氧化更穩定，更不易穿透螢光屏。無定形碳粉粒構成的層具有更好的熱吸收力和較低的對電子穿透的阻力。這兩種類型的碳的混合物最為可取。
碳粉粒的實際大小不是關鍵問題，但它最好是膠狀的，這樣有助於適用的懸膠液的製造和保持，並且最大限度地減少電子束的衰減。碳能在對螢光屏沒有有害作用的任何媒液中懸浮。然而，最好在水中把碳分散。當碳粉粒在水中分散時，為了產生穩定的懸膠液，發現需要包含潤溼劑和分散劑。還發現需要從懸膠液中除去粒子有機粘合劑。當包含粘合劑時，發現在隨後的烘烤階段，碳粉粒會嚴重氧化，因此使加工過程的控制變得更困難。
二氧化矽粉粒是預製的，大小需小於0.1微米，平均大小比0.1微米小得多。通過熱解氣相矽化合物製造適用的二氧化矽粉粒，該粉粒產生出所需的材料。一種可買到的適用的二氧化矽系列產品是由卡伯特公司(Cabot Corp)經銷的，波士頓(Boston)，MA，註冊商標Cab-O-Sil通過在潤溼介質中研磨或沉澱得到的二氧化矽，被認為是不能令人滿意的。在適用於空氣噴射或其他應用方法的媒液中，二氧化矽粉粒被懸浮。
二氧化矽懸浮膠能與碳粉粒懸浮膠混合，並被沉積到金屬層，如同在例子中描述那樣，產品規格如表中A所示。一方面，可以將二氧化矽懸浮膠沉積到金屬層上，然後可以將碳粉粒層沉積到二氧化矽粉粒層上。產品規格如表中B所示。另一方面，可以將碳粉粒層沉積到金屬層上，然後可以將二氧化矽粉粒層沉積到碳粉粒層上。產品規格如表中C所示。對成型的陰極射線管而言，其中任一規格中單位面積的二氧化矽粉粒與碳粉粒的重量比約為0.9比1.1。值得注意的是，在陰極射線管的製作過程中，由於氧化，碳粉粒的重量會有所損失。
作為一種檢驗，對上述規格的產品進行了相應的試驗，並且也對類似的先前規格的產品進行了試驗，該先前產品是在金屬層上有一碳粉粒層(沒有二氧化矽)，規格如表中D所示，表中，每個工作的陰極射線管螢光屏的相對光輸出，是用與沒有噴塗反光金屬層的工作的陰極射線管的光輸出相比較而獲得的，而後者的光輸出認為是100%。相對粉粒生成由猛烈地撞擊反向板和計算釋放粒子的相應數目決定。相對輻射係數是由測量產品表面有關的紅外輻射的吸收量來決定的。這些數據表明可以通過產品的設計來折衷選擇，並且它們仍然是在本發明講述的範圍內。
表A B C D光輸出% 97.6 93.4 98.6 97.5粒子生成 好 最好 差 差輻射係數 0.62 0.68 0.59 0.60
權利要求
1.一個陰極射線管，包括螢光屏外殼，在所述的外殼上的發光屏幕，以至少一條電子束激發所說的屏幕發光的裝置，在所述的屏幕上的金屬反光層，在所述的反光層上的石墨和/或無定形碳粉粒層；其特徵在於所述的碳粉粒層(35)還包括作為粘合劑的預製二氧化矽粉粒。
2.根據權項1，該陰極射線管的特徵在於所述的碳粉粒與所述的二氧化矽粉粒的重量比在0.9至1.1範圍內。
3.根據權項1，該陰極射線管的特徵在於所述的碳粉粒和所述的二氧化矽粉粒存在於一種唯一的大體均勻的混合物中。
4.根據權項1，該陰極射線管的特徵在於所述的粉粒以內層複合物的形式存在。這些內層包括沉積在所述的反光層上的碳粉粒內層和沉積在所述的碳粉粒內層上的二氧化矽粉粒內層。
5.根據權項1，該陰極射線管的特徵在於所述的粉粒以內層複合物的形式存在。這些內層包括沉積在所述的反光層上的二氧化矽粉粒內層和沉積在所述的二氧化矽粉粒內層上的碳粉粒內層。
6.根據權項1，該陰極射線管的特徵在於所述的二氧化矽是由熱解氣相矽化物所生成的乾粉。
7.根據權項1，該陰極射線管的特徵在於所述的碳粉粒層(35)是隨著所述的螢光屏外殼(27A)預熱到50℃至75℃範圍時，通過噴射所述的粉粒的水溶懸膠液在所述的反光層(33)上沉積得到的。
8.一種製造具有螢光屏外殼、外殼上的屏幕和在所述的屏幕上的反光金屬層的陰極射線管的方法，包括隨後生產所述的預熱所述的外殼連同所述的屏幕和其上的金屬層到50℃至75℃範圍內，並且將一有機熱揮發材料薄膜沉積到所述的預熱金屬層上，其特徵在於將一碳粉粒和預製二氧化矽粉粒層(35)沉積到所述的薄膜上。
9.根據權項8的方法，其特徵在於所述的碳粉粒和所述的二氧化矽粉粒是從它們的大體均勻的水溶懸膠液中沉積得到的。
10.根據權項8的方法，其特徵在於所述的碳粉粒從它的水溶懸膠液中被沉積到所述的金屬層(33)上，然後，所述的二氧化矽粉粒從它的水溶懸膠液中被沉積到所述的碳粉粒上。
11.根據權項8的方法，其特徵在於所述的二氧化矽粉粒從它的水溶懸膠液中被沉積到所述的金屬層(33)上，然後，所述的碳粉粒從它的水溶懸膠液中被沉積到所述的二氧化矽粉粒上。
專利摘要
一種陰極射線管包括螢光屏外殼(27A)，外殼上的發光屏幕(31)，屏幕上的反光金屬層(33)和金屬層上的碳粉粒及預製二氧化矽粉粒層(35)。當金屬層預熱到50℃至75℃範圍時，通過噴塗一種碳(無定形碳和/或石墨)和二氧化矽(尺寸小於0.1微米)的懸膠液，在金屬層上就可以得到該粉粒層。
文檔編號H01J29/18GK85104602SQ85104602
公開日1987年2月4日 申請日期1985年6月17日
發明者迪爾, 巴奇 申請人:Rca公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan