製造陰極射線管發光屏的方法
2023-06-05 08:54:01
專利名稱：製造陰極射線管發光屏的方法
技術領域：
本發明涉及以電子照相術製造陰極射線管(CRT)發光屏組件的方法，特別是涉及以合宜方式製造發光屏組件以減少處理時間的方法。
1990年4月17日頒給Ritt等人的美國專利US-4,917,978敘述了一種用電子照相制屏法(EPS)製造陰極射線管發光屏組件的方法，其中所述方法包括一「融合」步驟，繼而是一「固定」步驟，以增加螢光質附著到沉積於CRT面板內表面的下面有機光導(OPC)層的牢固性。在融合步驟中，允許一溶劑的蒸氣例如氯苯接觸並滲入聚乙烯咔唑所形成的OPC層及塗覆螢光質的聚合耦聯劑中，以使該層及塗層有粘性。蒸汽滲入歷時4至24小時，然後將各板乾燥，並以在水與乙醇混合物中的聚乙烯醇(PVA)噴射多層到熔融的螢光質上以使其「固定」。每次噴射需時約2至5分鐘以達至螢光屏完全覆蓋。已「固定」的螢光屏隨後以習用的噴射或乳化成膜法施加薄膜。該專利中所述的方法相當費時，不適合螢光屏處理時間以分鐘計而不是以小時計的生產環境。此外，已肯定PVA噴射法會使螢光質稍微移動。視移動量而定，可能是無法接受的。
一種縮短處理時間的方法敘述在1991年7月2日頒給Ritt等人的美國專利US-5,028,501中。該方法不用滲入到螢光材料和下面的OPC層的蒸汽，而僅以摩擦帶電的螢光質粒子靜電吸附到OPC層上以保持該螢光材料在其確定位置上，直至製成乾粉薄膜的樹脂被靜電沉積到螢光材料上為止。此薄膜樹脂用輻射加熱器熔融，該加熱器可在1至5分鐘內將製成乾粉的薄膜樹脂熔化。此方法的缺點為雖然製成乾粉的膜制樹脂的靜電沉積並不移動螢光材料，但熔化樹脂的加熱步驟會使下面的螢光質有少許移動。其移動量雖較使用PVA噴射實驗所得到的移動小，但人們還是希望不發生螢光質的移動。
用合宜的方式熔融形成薄膜的樹脂粒子以消除或實質上減小樹脂粒子的移動從而減小下面的螢光質移動的方法敘述在1993年7月20日頒給Riddle等人的美國專利US-5,229,233中。在Riddle等人專利中，使用噴霧裝置使溶劑霧化從而使生成薄膜的樹脂至少部分以噴射速度溶解及熔合，但和緩了上述美國專利US-4,917,978所述的耗時的蒸汽滲入過程。不過，使用噴霧裝置仍需約2至3分鐘才可完全熔合薄膜樹脂。
本發明的目的在於希望在一生產設備中，將螢光材料以約八秒或更少的時間固定到OPC層上。為達到此目的，擬研究出一種方法，其中螢光材料確實能固定於下面的OPC層上而不致於發生移動，然後以適當方式使螢光材料覆上薄膜，或者以另一方式修改該方法，即實施固定步驟中不必有分開的生成薄膜步驟。
根據本發明，以下將敘述以電子照相術製造彩色陰極射線管的在面板內表面上的發光屏組件的改進方法。在面板內表面上設一可揮發的有機導電(OC)層，並在該OC層上覆蓋一可揮發的有機光導(OPC)層。此OPC層包含聚苯乙烯樹脂、作為電子施主材料的2，4-DMPBT和作為電子受體材料的TNF及2-EAQ。本方法包括下列步驟在OPC層上建立實質上均勻的靜電電荷；使OPC層的選定區域在可見光下曝光以影響其上的電荷；以摩擦帶電的、製成乾粉的第一彩色發光螢光質使OPC層的選定區域顯形；接著對摩擦帶電的、製成乾粉的第二和第三彩色發光螢光質重複進行充電、曝光和顯形步驟，以形成包含彩色發光螢光質的三組元圖象元的發光屏；以適當的固定劑使各螢光質固定在下面的OPC層上；以及使各螢光質上覆以薄膜。本方法的改進處在於其固定步驟使用靜電噴射法使固定劑均勻接觸各螢光質及下面的OPC層，而不移動各螢光質。該固定劑是選自包含丙酮、醋酸戊酯、醋酸丁酯、MEK、MIBK、甲苯、二甲苯、溶解於MIBK中的丙烯酸樹脂的聚合物溶液、以及溶解於MIBK中的聚α甲基苯乙烯(AMS)的一組中的材料。
圖1為根據本發明所製成的一彩色陰極射線管的軸向局部剖視圖。
圖2為圖1中陰極射線管面板的剖面，顯示出發光屏組件。
圖3-7顯示出製造操作中選定的各步驟。
圖8顯示出靜電噴射固定的設計方案。
圖9顯示出在製造操作中固定步驟之後該發光層組件的剖面。
圖10顯示出在製造操作中組合的固定與覆以薄膜步驟之後的發光屏組件的剖面。
圖1示出有一玻璃管套11的彩色陰極射線管10，該管套由一矩形面板12和以一矩形漏鬥15連接的管形頸部14組成。漏鬥15有與一陽極鈕16接觸並延伸至頸部14的內部導電塗層(圖中未示出)。面板12包含一觀看面板或基板18和一周邊凸緣或側壁20，用玻璃原料21將側壁密封於漏鬥部分15上。一發光的三色螢光屏22載於面板18的內表面上。如圖2所示，螢光屏22為包括許多螢光屏元的線條屏，螢光屏元由分別以循環次序配置成三條紋或三元組的彩色組或圖象元的發紅光、綠光和藍光的螢光質條紋R、G和B組成，各條紋通常在垂直於產生電子束的平面方向延伸。在本實例的正常觀看位置，螢光質條紋在豎直方向延伸。最好是，有至少一部分螢光質條紋與一較薄的可吸收光的陣列23重疊，如本行中所已知的那樣。另一方式是，該陣列可在各螢光屏元沉積之後以1993年8月31日頒予Ehemanm，Jr.的美國專利US-5,240,798中所述的方式形成。點式螢光屏亦可由此新穎方法形成。將一薄導電層24(最好為鋁層)覆在螢光屏22上，並設置一裝置，用以施加一均勻電位到該螢光屏上和用以反射自各螢光質元發出的光使之通過面板18。螢光屏22和所覆蓋的鋁層24組成了螢光屏組件。一多孔的彩色選擇電極或陰罩25按常規方法可拆卸地裝在與螢光屏組件有預定間隙的位置上。
圖1中以虛線顯示的電子槍26安裝在管頸14內的中央，該電子槍產生三個電子束28，沿會聚路徑通過陰罩25中的各孔而射向螢光屏22。此電子槍為常用的，可為本技術領域中已知的任何適用的電子槍。
陰極射線管10設計成可與一外部磁偏轉軛，例如位於漏鬥與管頸接合區域中的偏轉線圈30一起使用。通電後，偏轉線圈30使三電子束28受到磁場控制，而在螢光屏上作垂直和水平掃描，形成矩形光柵。偏轉的起始平面(零偏轉)約在偏轉線圈30的中點，圖1中以線P-P示出。為簡化起見，偏轉電子束路徑的實際曲度在偏轉區中未示出。
該螢光屏是以圖3至10中示意性示出的電子照相制屏(EPS)法製成的。最先清潔面板12，即先用苛性溶液清洗，再用水衝洗，並用緩和的氫氟酸腐蝕，再用水衝洗，如本技術領域中所已知的那樣。然後，在觀看面板18的內表面上設置光吸收陣列23，最好是使用1971年1月26日頒給Mayaud的美國專利US-3,558,310中所述的習用溼矩陣法。在此溼矩陣法中，將適當的照相抗蝕劑溶液加到該內表面上(例如使用旋轉塗覆法)，並使溶液乾燥，以形成一照相抗蝕劑層。然後將陰罩插入該面板並將該板置於三合一的燈室中，該燈室使照相抗蝕劑層暴露在來自一光源的光化輻射下，該光源是經過陰罩上各孔而投射光線的。再重複兩次這樣的曝光，使光源位於模擬來自三電子槍的各電子束的路徑上。光選擇性地改變照相抗蝕劑曝光區的可溶性，螢光質材料其後將沉積於該區域。在第三次曝光後，將面板從燈室中移走，並將陰罩從面板上取下。用水使照相抗蝕劑層顯影，以除去其更易溶的區域，從而暴露出面板下的內表面，保留下照相抗蝕劑的較難溶的曝光區不變。然後將光吸收材料的適當溶液均勻敷設於面板18的內表面上以覆蓋面板的暴露部分和照相抗蝕劑層的保留的較難溶區域。用一適當溶液使光吸收材料層乾燥和顯影，該溶液將溶解和除去照相抗蝕劑層的保留部分和覆蓋的光吸收材料，形成附著於面板內表面的陣列層中的窗口。就具有51釐米(20寸)對角線尺寸的面板12而言，形成於該陣列中的各窗口具有約0.13至0.18毫米的寬度，及陣列的各線條具有約0.1至0.15毫米的寬度。再將其上具有陣列23的面板18的內表面上塗以一適當的可揮發的有機導電(OC)材料層32，該層材料為覆蓋的可揮發的有機光導(OPC)層34提供了一電極。OC層32和OPC層34示於圖3中，此兩層組合一起構成一光感受器36。
用作OC層32的適當材料包括1994年12月6日頒給Datta等人的美國專利US-5,370,952中所引述的季銨聚合電解質。最好是，OPC層34是由OC層32塗以一種含有聚苯乙烯；一種電子施主材料，例如1，4-雙(2，4-甲基苯基)-1，4二苯基丁三烯(後文中稱為2，4-DMPBT)；一種電子受體材料，例如2，4，7-三硝基-9-芴酮(後文中稱為TNF)及2-乙基蒽醌(後文中稱為2-EAQ)；和例如甲苯或二甲苯溶劑的溶液而形成的。一種表面活化劑例如矽酮U-7602和一塑化劑例如鄰苯二甲酸二辛酯(後文中稱為DOP)，亦可加到該溶液中。表面活化劑U-7602可自Danbury CT的Union Carbide獲得。如圖4中所示，OPC層34是用1992年1月28日頒給Datta等人的美國專利US-5,083,959中所述的電暈放電裝置38予以均勻靜電充電的，該裝置將OPC層34充電至約+200至+700伏範圍內的電壓。然後將陰罩25插到面板12上，置於一燈室40中，如圖5中所示，使充有正電的OPC層34經陰罩25而暴露於來自氙閃光燈42或其他置於燈室內的有足夠強度的光源例如汞弧燈的光照下。通過陰罩25各孔的、與來自陰極射線管電子槍的電子束之一成相同角度的光，使該光所入射的OPC層34上的照明區域放電。從面板12上取下陰罩，並將面板置於第一螢光質顯影器44上，如圖6所示。第一彩色發光螢光材料在該顯影器44內由一摩擦起電槍46使之摩擦充上正電，並導向OPC層34。該帶正電的第一彩色發光螢光質材料被OPC層34上充有正電的區域排斥，從而以本技術領域中已知的稱為「反轉」顯影法沉積於其不帶電區域上。在反轉顯影時，螢光屏結構材料的摩擦帶電粒子被OPC層34上的相似充電區域排斥，從而沉積於其不帶電區域上。第一彩色發光螢光質的每一線條的尺寸稍大於光吸收陣列中開口的尺寸，以提供每一開口的完全覆蓋，以及對包圍各開口的光吸收陣列材料的少許重疊。然後用上述暈光放電裝置再對面板12充電。在OPC層34上和沉積於其上的第一彩色發光螢光質材料上建立正電壓。對其餘兩種彩色發光螢光質的每一種均重複該曝光和螢光質顯形步驟。此其他兩種在OPC層34上的彩色發光螢光質的每一線條的尺寸也大於陣列開口尺寸，以確保不出現間隙並提供圍繞各開口光吸收陣列材料的少許重疊，結果所得的螢光屏22如圖7中所示。
此三種發光螢光質固定於上述OPC層34上，所用方法是用靜電噴射槍58使一種適當的固定劑靜電充電，並使該固定劑接觸各螢光質，如圖8所示。適當的固定劑包括例如丙酮、醋酸戊酯、醋酸丁酯、甲基異丁基酮(MIBK)、甲基乙基酮(MEK)、甲苯、二甲苯的溶液，以及例如溶解於MIBK中的丙烯酸樹脂及溶解於MIBK中的聚α甲基苯乙烯(AMS)的聚合物溶液。
上述各溶劑中任何一種均可用於將螢光質固定到下面的OPC層34上。較適用的靜電噴槍為可由ITW Ransberg，Toledo OH獲得的AEROBELLTM類型。該靜電槍可供應均勻尺寸的充有負電的小滴，使螢光質和下面的OPC層34「溼潤」，而不移動各螢光質。如圖8中所示，面板12對OPC層34定向，而各螢光質向下朝向靜電槍58。面板朝下定向可防止在噴槍上形成任何大滴而落到螢光屏22上及移動各螢光質。OPC層34使用的聚苯乙烯可完全溶解於醋酸戊酯、醋酸丁酯、MIBK、甲苯、二甲苯中，並可部分溶解於丙酮，前者的沸點均在100至150℃範圍內。不過，MIBK為較適宜的，因其溶解OPC層34的聚苯乙烯較其他溶劑為慢。然後可在各螢光質上覆以薄膜，以在螢光屏22上形成一層光滑表面的薄層，一鋁層則以蒸鍍法沉積到該表面上。所加的薄膜可為習用的乳化薄膜或上述美國專利US-5,028,501中所述的幹膜，或者該薄膜可包含一靜電沉積的聚合物溶液，如後文中所述。形成薄膜後，使螢光屏組件鋁化，然後在約425℃溫度下烘烤約30分鐘，以驅除螢光屏組件中的可揮發成分。固定劑MIBK宜用現有的靜電噴射系統，因為各螢光質實際上包容在溶解了的聚苯乙烯基的OPC層34中，如圖9所示，而不致扭曲各螢光質線條或使其破裂，或者對OPC層結構有不利的影響。雖然被包覆的各螢光質不須覆以薄膜，然而希望依次提供一光滑表面，以在其上沉積蒸鍍的鋁層。
較佳膜制材料溶液為溶解於MIBK的丙烯酸樹脂。使用由紐約州水年城的Pierce和Stevens購得的樹脂已獲得良好結果，該樹脂包含約90％重量的聚甲基丙烯酸甲酯，9％重量的異丁基丙烯酸甲酯，其餘部分為塑化劑DOP和硝化纖維。該樹脂固體包含約3至10％重量的膜制溶液。另一種適當的樹脂為溶解於MIBK的聚-α甲基苯乙烯(AMS)。此AMS包含約3至15％重量而最好為3至10％重量的該溶液。AMC可從德國Wilmington市Hercules公司以Herculite 240的商品名稱購得。
在本發明的另一實施例中，如圖10所示，各螢光質是使用溶解於MIBK的B-67丙烯酸樹脂而同時亦即在一個步驟中予以固定和成膜的。B-67可從巴拿馬Philadelphia城RHOM和HAAS購得。螢光屏樣品製成有5至15微米(μ)的薄膜厚度。一10μ厚的B-67丙烯酸薄膜60產生了螢光質的光滑覆蓋。薄膜60的厚度由固體樹脂在該溶液中的濃度和靜電槍50掃過螢光屏的次數決定。
代替上述固定及施加薄膜的一次性步驟方法的另一方法為在分開的步驟中予以固定及施加薄膜。固定步驟是由靜電噴射一種包含溶解於MIBK中的1-5％重量的B-67丙烯酸樹脂溶液的薄塗層(圖中未示出)到螢光屏22的螢光質上而完成的。然後已固定的螢光屏由靜電噴射一種包含5-15％重量的也溶解於MIBK的B-67丙烯酸樹脂到該已固定的螢光屏上而予以包覆，以提供具有5-10μ範圍內厚度的一薄膜層(圖中未示出)。已確定丙烯酸的B-67的熱分解在205℃開始，而該材料在336℃時可迅速烘出。此膜制材料的迅速分解相信可導致在螢光屏烘焙期間在鋁層中產生起泡的除氣。但亦可相信，起泡問題可由以下方法解決，即調整螢光屏烘焙參數以提供一較慢的也就是較長的烘焙周期，從而允許氣體在可揮發材料的分解過程中析出，以通過鋁層而不會造成起泡。不過在用EPS方法製造螢光屏時又希望減少螢光屏處理時間，因此也研究過其他膜制材料。
此種材料之一為AMS，該材料可在440℃完全烘乾且分解較B-67為慢，故氣泡較不易形成。將溶解於MIBK中的5％重量的AMS溶液靜電噴射到各螢光質上以使其固定於OPC層34上。此固定層具有1微米的厚度。使該固定層覆以15％重量的AMS溶解於MIBK的溶液所形成的10微米厚的薄膜層。將面板鋁化及烘乾，未發現有氣泡發生。
權利要求
1.一種製造彩色陰極射線管面板內表面上的發光螢光屏組件的方法，所述面板的內表面上設有一可揮發的有機導電(OC)層並覆有一可揮發有機光導(OPC)層，該OPC層包含聚苯乙烯樹脂、作為電子施主材料的2-4DMPBT和作為電子受體材料的TNF及2-EAQ，所述方法包括下列步驟(a)在所述OPC層上建立實質上均勻的靜電電荷；(b)使所述OPC層的選定區域在可見光下曝光以影響其上的電荷；(c)以摩擦帶電的、製成乾粉的第一彩色發光螢光質使所述OPC層的選定區域顯影；(d)接著對摩擦帶電的、製成乾粉的第二和第三彩色發光螢光質重複進行步驟a、b和c，以形成包含彩色發光螢光質的三組元圖像元的發光屏；和(e)以適當的固定劑使各螢光質固定在下面的所述OPC層上；其特徵在於，所述固定步驟包括靜電噴射所述固定劑，以快速將所述螢光質(R，G，B)固定到所述下面的OPC層(34)上而不移動所述螢光質，所述固定劑是選自由丙酮、醋酸戊酯、醋酸丁酯、MIBK、MEK、甲苯、二甲苯、溶解於MIBK中的丙烯酸樹脂的聚合物溶液、以及溶解於MIBK1中的聚α甲基苯乙烯(AMS)組成的一組中的材料。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括將所述螢光屏(22)覆以薄膜的步驟。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述覆以薄膜的步驟包括噴射溶解於一適當溶劑中的丙烯酸的膜制樹脂到所述已固定的螢光屏(22)上。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述膜制樹脂包含聚甲基丙烯酸甲酯和異丁基丙烯酸甲酯，而所述溶劑為MIBK。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述膜制樹脂包含AMS，而所述溶劑為MIBK。
6.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述膜制樹脂為B-67，而所述溶劑為MIBK。
7.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，還包括下列步驟使所述已膜化的螢光屏(22)鋁化，以形成所述螢光屏組件(22，24)；和烘焙所述螢光屏組件，以除去其中可揮發的成分。
8.一種製造彩色陰極射線管面板內表面上的發光螢光屏組件的方法，所述面板的內表面上設有一可揮發的有機導電(OC)層並覆有一可揮發有機光導(OPC)層，該OPC層包含聚苯乙烯樹脂、作為電子施主材料的2-4DMPBT和作為電子受體材料的TNF及2-EAQ，所述方法包括下列步驟(a)在所述OPC層上建立實質上均勻的靜電電荷；(b)使所述OPC層的選定區域在可見光下曝光以影響其上的電荷；(c)以摩擦帶電的、製成乾粉的第一彩色發光螢光質使所述OPC層的選定區域顯影；(d)接著對摩擦帶電的、製成乾粉的第二和第三彩色發光螢光質重複進行步驟a、b和c，以形成包含彩色發光螢光質的三組元圖像元的發光屏；和(e)以適當的溶劑同時固定各螢光質到下面的OPC層上和使其膜化；其特徵在於，所述同時固定和成膜步驟包括靜電噴射沸點在約100至150℃範圍內的所述溶劑到所述螢光質(R，G，B)和所述OPC層(34)上而不移動所述螢光質，從而使所述OPC層溶解而實際上完全包覆所述各螢光質。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述溶劑是由包括MIKB、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯和醋酸戊酯的一組中選出的。
10.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，還包括下列步驟使所述已包覆的各螢光質(R，G，B)鋁化，以形成所述螢光屏組件(22，24)；和烘焙所述螢光屏組件，以除去其中可揮發的成分。
11.一種製造彩色陰極射線管面板內表面上的發光螢光屏組件的方法，所述面板的內表面上設有一可揮發的有機導電(OC)層並覆有一可揮發有機光導(OPC)層，該OPC層包含聚苯乙烯樹脂、作為電子施主材料的2-4DMPBT和作為電子受體材料的TNF及2-EAQ，所述方法包括下列步驟(a)在所述OPC層上建立實質上均勻的靜電電荷；(b)使所述OPC層的選定區域在可見光下曝光以影響其上的電荷；(c)以摩擦帶電的、製成乾粉的第一彩色發光螢光質使所述OPC層的選定區域顯影；(d)接著對摩擦帶電的、製成乾粉的第二和第三彩色發光螢光質重複進行步驟a、b和c，以形成包含彩色發光螢光質的三組元圖像元的發光屏；和(e)以適當的固定劑使各螢光質固定在下面的所述OPC層上；其特徵在於，所述固定步驟包括靜電噴射所述固定劑的小滴，使所述各螢光質(R，G，B)和下面的所述OPC層(34)溼潤，以快速固定所述螢光質到其上而不移動所述螢光質；所述固定劑是選自由丙酮、醋酸戊酯、醋酸丁酯、MIBK、MEK、甲苯和二甲苯組成的一組溶劑的材料。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，還包括將所述螢光屏(22)覆以薄膜的步驟。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述覆以薄膜的步驟包括噴射溶解於一適當溶劑中的丙烯酸的膜制樹脂到所述已固定的螢光屏(22)上。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述膜制樹脂包含聚甲基丙烯酸甲酯和異丁基丙烯酸甲酯，而所述溶劑為MIBK。
全文摘要
一種製造陰極射線管面板內表面上螢光屏組件的方法，將揮發性有機導電(OC)層設於內表面上，可揮發有機光導(OPC)層覆在OC層上。該方法包括在OPC層上建立靜電荷；對OPC層選定區域以可見光曝光；以摩擦帶電的第一彩色螢光質乾粉使該區域顯影；對第二及第三彩色螢光質重複上述步驟，以形成三元象素的螢光屏；以固定劑將螢光質固定到OPC層上使之成膜；並鍍鋁。本發明用固定劑以靜電噴霧均勻接觸螢光質和OPC層，故不會使螢光質移動。
文檔編號H01J9/227GK1122513SQ9511586
公開日1996年5月15日 申請日期1995年8月29日 優先權日1994年8月30日
發明者P·M·裡特, H·R·施託克, B·T·科林斯, P·達塔, N·V·迪賽, E·S·波林尼亞克 申請人:湯姆森消費電子有限公司