专利名称：偏置屏蔽和电荷潜像的显影方法
技术领域：
本发明涉及使安置在CRT(阴极射线管)面板内表面上的光感受器上的电荷潜像显影的设备和方法，更具体地说，涉及具有偏置屏蔽的设备和操作具有偏置屏蔽的设备的方法。
背景技术：
1998年8月7日由D.P.Ciampa等提交的题为“使电荷潜像显影的设备和方法”的序列号为09/131,022的共同未决的美国专利申请书描述了使带有安排在CRT面板内表面上的光感受器上的静电电荷潜像显影的设备。显影设备包括具有后电极和两对面板裙侧壁屏蔽的显影仓。后电极具有施加于其上的电位，使后电极和面板上的光感受器之间建立静电漂移电场。摩擦带电的磷材料引入显影仓并被
图1所示的静电漂移电场引向面板上的光感受器。面板裙侧壁屏蔽安排在面板周边的侧壁上，以防止摩擦带电的磷材料到达面板的侧壁。面板裙侧壁屏蔽用合适的绝缘材料，诸如超高分子量(UHMW)聚乙烯制成。如图2所示，为了防止磷颗粒积聚在屏蔽上，让屏蔽带上正电，后者抵消屏蔽上电场的法向分量，使得屏蔽不会吸引和积聚带正电的磷颗粒。尽管使其带上正电可减少磷颗粒的积聚，但它并没有提供一种手段，来控制磷材料在光感受器边缘上的淀积量，或保证淀积在光感受器周边区域的磷材料重量等于淀积在其中心部分的磷材料重量。因此有必要提出这样一种显影设备，它具有使磷均匀淀积，而同时防止磷材料积聚在屏蔽上的装置。
发明简介按照本发明，公开了一种设备和方法，用来使安排在CRT面板内表面上的光感受器上的静电电荷潜像显影。该设备包括显影仓，后者具有侧壁，一端用底部封闭，另一端用开孔的面板支架封闭，穿过所述开孔可通向面板。后电极安排在显影仓内，与面板的内表面隔开，但基本上与之平行。后电极具有施加于其上的第一电位，用以在后电极和接地的光感受器之间建立静电漂移电场。摩擦带电的、干粉状的、其电荷极性与施加于后电极的第一电位相同的发光的磷材料被引入显影仓后电极和面板之间。摩擦带电的磷材料被所施加的静电漂移电场引向面板上的光感受器。偏置屏蔽安排在环绕面板的周边侧壁的位置上。偏置屏蔽包括两对绝缘件，后者具有相反配置的主表面，在其中一个主表面上设有至少一个导电条。向导电条施加适当的电位，以建立一种表面电场，将摩擦带电的磷材料均匀地引向光感受器，并防止磷材料积聚在偏置屏蔽上。
附图的简要说明附图中图1是采用先有技术侧壁屏蔽时磷淀积之前，后电极和光感受器之间电场电力线的示意图；图2是先有技术侧壁屏蔽带电后，后电极和光感受器之间电场电力线的示意图；图3是按照本方法制造的彩色CRT的平面图，部分为轴剖面图；图4是在制造过程一个工序过程中CRT面板内表面上带有矩阵的CRT面板的剖面图；图5是图3所示管子完工的屏幕组件的剖面图；图6是CRT面板剖面图，表示在制造过程另一个工序过程中重叠在矩阵上的光感受器；图7表示本发明中用的显影装置；图8是CRT面板和图7圆圈8内所示偏置屏蔽第一实施例的放大剖面图；图9表示偏置屏蔽的第二实施例；
图10是图9所示第二实施例的后电极和光感受器之间电场电力线的示意图；以及图11表示偏置屏蔽的第三实施例。
最佳实施例描述图3表示彩色CRT10，它具有一个玻壳11，后者包括用矩形漏斗15连接的矩形面板12和管颈14。漏斗15具有内部导电涂层(未示出)，后者与阳极钮16接触，并伸入管颈14。如本专业上已经知道的，内部导电涂层最好主要由氧化铁和石墨组成。面板12包括观察面板17和周边凸缘或侧壁18，后者用玻璃料19与漏斗15密封在一起。如图4所示，相对较薄的吸光矩阵20，具有多个开孔21，设置在观察面板17的内表面。发出荧光的三色荧光屏22设置在面板17的内表面，并覆盖矩阵20。图5中所示屏幕22最好是线条屏幕，它包括多个屏幕元件，后者包括发出红色、兰色和绿色的磷带条，R，B和G，各以矩阵开孔21中不同的孔为中心并以循环的方式按色组或三个带条的像素或三元组进行排列。带条沿着与产生电子束的平面垂直的方向延伸。在本实施例正常的观察位置上，磷带条在垂直的方向上延伸。磷带条最好至少覆盖孔21周围吸光矩阵的一部分。或者，也可以采用像点屏幕。薄的导电层24最好是铝制的，重叠屏幕22，提供向屏幕施加均匀电位的手段，同时反射从磷元素发出的光，令其穿过面板17。屏幕22和重叠的铝层24构成屏幕组件。再次参照图3，用传统的方法可拆卸地安装多孔颜色选择电极25，诸如荫罩、电压屏蔽或焦点屏蔽，与屏幕组件保持预定的距离。颜色选择电极25可用本专业已知的方法可拆卸地附在嵌于面板12侧壁18内的多个支脚26上。
用虚线示意地表示的电子枪27装在管颈14的中心，以便产生三个电子束28并引导它们沿着会聚的路径通过颜色选择电极25的开孔奔向屏幕22。电子枪是传统的，可以采用任何一种本专业已知的适当的电子枪。
管子10设计成与外部的磁偏转线圈，诸如位于漏斗-管颈结合部的偏转线圈30配合使用。偏转线圈30被激励时，使三个电子束28受到电场作用，使电子束以矩形光栅的形式在整个屏幕22上进行水平扫描和垂直扫描。图3中约在偏转线圈30的中间用P-P线示出偏转的初始平面(零偏转时)。为简单起见，未示出偏转为零时偏转电子束路径实际的曲率半径。
屏幕22用1990年5月1日颁发给Datta等人的美国专利No.4,921,767所描述的电子光学筛选工艺制造的。正如本专业已知的那样，首先用碱溶液清洗面板12，用水冲洗，用缓冲氢氟酸蚀刻，再次用水冲洗。然后，最好利用1971年1月26日颁发给Mayaud的美国专利No.3,558,310中所描述的传统的湿矩阵工艺，在观察面板17的内表面敷设吸光矩阵20。在湿矩阵工艺中，例如，用离心涂敷法在内表面上涂敷适当的光刻胶溶液，烘干该溶液以形成光刻胶层。然后，把颜色选择电极25插入面板12，并把面板放在三合一灯塔(未示出)上，后者使光刻胶层暴露于来自光源的光化射线的作用下，该光源通过颜色选择电极的开孔投射光。设置光源以模拟来自三个电子枪的电子束的路径，再重复曝光两次。光选择性地改变光刻胶层曝光区的溶解度。第三次曝光后，把面板从灯塔移开，把颜色选择电极从面板取下。用水使光刻胶层显影，去除其中溶解度较高的区域，以此暴露出位于下面的观察面板内表面，使光刻胶层曝光的溶解度较小的区域保持完好。然后，把适当的吸光材料溶液均匀地涂敷在面板的内表面上，以覆盖观察面板的曝光部分和光刻胶层保留的溶解度较小的区域。烘干吸光材料层，并用适当溶液进行显影，该溶液能够溶化和去除光刻胶层保留的部分和覆盖在上面的吸光材料，在粘附于观察面板内表面上的矩阵20中形成开孔21。对于对角线尺寸为51cm(20英寸)的面板12，在矩阵20内形成的开孔21具有约0.13至0.18mm的宽度，不透明的矩阵线具有约0.1至0.15mm的宽度。然后给其上具有矩阵20的观察面板17的内表面涂敷适当的可挥发的有机导电(OC)材料层，未示出，它为覆盖的可挥发的光电导(OPC)层提供电极，亦未示出。如图6所示，OC层和OPC层结合构成光感受器36。
OC层用的适当材料包括1994年12月6日颁发给P.Datta等人的美国专利No.5,370,952中描述的某些四氨聚合电解质。OPC层最好通过以含有聚苯乙烯；电子施主材料，诸如1，4-二(2，4-甲基苯基)-1，4二苯基丁三烯(2，4-DMPBT)；电子受主材料，诸如2，4，7-三硝基-9-芴酮(TNF)和2-乙基蒽醌(ethylanthroquinone)(2-EAQ)；和适当的溶剂，诸如甲苯、二甲苯或甲苯和二甲苯混合物的溶液涂敷OC层来形成。溶液中也可以加入表面活性剂，诸如硅酮U-7602和塑化剂，诸如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)。表面活性剂U-7602可从Union CarbideDanbury，CT.购得。利用电晕放电装置(未示出，但在1996年5月21日颁发给Wilbur等人的美国专利No.5,519,217作了描述)使光感受器36均匀地带上电荷，使光感受器36带约+200至+700伏的电压。然后把颜色选择电极25插入面板12，把面板12放在灯塔(亦未示出)上，并用放在灯塔内的氙闪光灯或足够强度的其他光源，诸如汞弧等的光，通过颜色选择电极25，使光感受器36带正电荷的OPC层曝光。通过颜色选择电极25的开孔的光，以与该管电子枪同一电子束所形成角度相同的角度，使光感受器36上受光照射的区域放电，并形成电荷潜像(未示出)。把颜色选择电极25从面板12摘除，把面板放在诸如图7所示的第一磷显影器40上。
磷显影器40包括显影器仓42，后者具有侧壁44，一端在底部46封闭，在顶端最好由PLEXIGLASTM或其他绝缘材料制成的面板支架48封闭，具有开孔50，经过它可通向面板12的内表面。显影器仓42的侧壁44和底部46用绝缘材料，诸如PLEXIGLASTM制成，在外面用金属制成的接地屏蔽包围。后电极52设置在显影器仓42内，在面板12内表面中心以下相隔约25至30cm，并基本上与之平行。给后电极52加上约25至35kV千伏)的正电位，而光感受器36的有机导体接地。在后电极52和面板12之间留出30cm距离，建立1kV/cm或105V/m的漂移电场。
从给磷器54，例如，用螺旋给料器(未示出)把具有所需要的发光颜色的磷材料，以干粉颗粒的形式，撒入通过管子56进入文丘里管58的气流，气流在其中与磷颗粒混合。空气-磷混合物通过沟道进入管子60，由此通过磷颗粒与管子60内表面之间的接触使磷粉末摩擦带电。例如，使用聚乙烯管使磷材料带正电。带有大量电荷的磷-空气混合物穿过PVC管的密封歧管62，歧管末端是一对可在市场上购到的喷嘴头64。歧管62在后电极52上面旋转，同时将磷-空气混合物喷入后电极上面的显影仓42。保持正的高电位的后电极52与位于矩形面板12内部观察表面上保持地电位的光感受器36结合产生静电力，驱使磷奔向光感受器。为了防止磷材料淀积在矩形面板12的内侧壁上，可采用偏置屏蔽65，后者包括两对面板裙侧壁屏蔽66和68。每一个屏蔽66和68具有两个相对配置的主面。屏蔽66与面板侧壁短边相隔一段距离，而同时屏蔽68与面板侧壁长边相隔一段距离。屏蔽66和68用绝缘材料，诸如UHMW聚乙烯制成，对于对角线尺寸约51CM的面板，厚约9.5mm，高约10cm。该对屏蔽66和68的介电常数为真空的两倍。图8所示的接地板70设置在屏蔽66和68主面中的一个上。
为了防止磷颗粒积聚在屏蔽66和68上，并影响磷材料的淀积，图8所示的屏蔽设有导电带条72，并对其施加适当的偏置电位V。现在的合成电场由偏置电位V和施加于后电极52的电位引入的电场结合建立的。若导电带条72的高度约为5mm，而25kV的电位施加在位于面板12内表面上离光感受器36 25cm的后电极52上，则对应于带条72的高度，该5mm间隙两端的电压降将是500伏左右。当光感受器36的OPC带电至+300伏，0至+4.5kV的偏置电压施加在带条72上，可以利用该偏置电压来影响磷材料在光感受器周边的淀积，以便通过提供不同于没有导电带条72的电场的电场，控制淀积在屏幕边缘的磷的数量。下表总结了偏置的导电带条的作用。该表包含一系列试验的数据，在该试验系列中，仅有屏蔽66构成屏幕的9时边缘、并且加有偏置电压V的导电电极完全覆盖其内侧(与面板裙对面)。导电带条72高度约为5cm，导电带条最接近的边缘离光感受器36约0.5cm，导电带条最接近的边缘基本上平行于支持光感受器36的面板表面的局部轮廓。因为偏置电压V调整在0至4.5kV的范围内，而且25kV左右电压施加在后电极52上操作显影器，所以观察到在屏蔽66上以及在荧光屏周围区域的磷淀积随偏置电压有明显的变化。具体地说，在屏蔽66上施加0伏电压，亦即屏蔽接地时，整个屏蔽为厚重的淀积所覆盖，而屏幕的周边区域则覆盖有薄薄一层磷。偏置电压在0.5至2.5kV时，有效屏幕周边区域上的磷层达到与屏幕中心大致相同的厚度。在最靠近光感受器36的屏蔽边缘附近的屏蔽上可观察到逐渐增大的无磷清洁区域。进一步增大偏置电压，上述清洁区域进一步扩大(见表)，有效屏幕周边区域的磷覆盖逐渐变薄。
在图9所示的本发明第二实施例中，一对屏蔽66和68具有设置在面向面板侧壁18的主表面上的接地板70。在相对配置的主表面上设置多个导电带条74，76，78，80，82和84。每一个导电带条都施加不同的电压。尽管只示出了6个导电带条，但是采用数目更多或更少的带条都在本发明的范围内。在本实施例中，V1＝3775伏，Vn＝8925伏，并成比例地建立中间电压，以便接近由后电极52和光感受器36的平行平板结合所建立的局部电位。
图10表示多个其上施加了电压V1，V2，VN-1和VN的带条的虚线等电位线85。等电位线85基本上平行于导电带条。在后电极52上施加25至35kV范围内的高压HV。合成的电场线87基本上垂直于等电位线85的方向。这些电场电力线均匀地引导磷材料直线地奔向光感受器36。
图11表示本发明另一个实施例。在这个实施例中，在面向面板侧壁18的两个绝缘件66和68的主表面上设置两条导电带条94和96。在导电带条94和96之间或与它们接触，在绝缘件66和68面向侧壁的表面上，淀积着由碳黑和适当的粘结剂的混合物制成的高电阻涂层98，其位于导电带条94和96之间或与它们接触。如图11所示，在还包括可变电阻R1和R2的分压器中，电阻涂层98构成电阻R2。可变电阻R1的一侧连接到高压电源HV，它向图7所示的后电极52提供电压。可变电阻R1的另一侧连接到导电带条96。可变电阻R3连接在地和导电带条94之间。调整可变电阻R1和R3以便提供带条94上的低电位和带条96上的高电位。带条94上的电位设置得接近于但略高于光感受器36上的电位，就可最接近于将由光感受器36和后电极52平行板组合形成的局部电位。类似地，涂层98上的电位大体上等于光感受器36和后电极52平行板组合将形成的局部电位。调整跨越在R2和屏蔽66和68之间的合成电位，以便在这些屏蔽上提供所需的连续的电位梯度，以防止磷材料淀积于其上，并影响磷材料在光感受器36边缘上的淀积。R1和R3的实际值靠经验选择。可以用来形成高电阻涂层98的其他材料包括电阻墨水、氧化铬和金属陶瓷。金属陶瓷是颁发给Pinch等美国专利No.4,010,312所描述的溅射淀积材料。交流高压电源，未示出，可以连接到分压器的100点，以便允许动态地控制电场。
权利要求
1.一种设备，用于将光感受器上形成的静电潜影显影，所述光感受器设置于具有周边侧壁的面壁的面板表面上，所述设备采用的是适当摩擦带电的、干粉状的发光的磷材料，所述设备包括显影仓，它具有侧壁，一端在底部封闭，另一端用具有开孔的面板支架封闭，经所述开孔可通向所述面板；后电极，它设置在所述显影仓内，与面板的内表面隔开，但基本上与之平行，所述后电极具有施加于其上的电位，用以在所述后电极和所述光感受器之间建立漂移电场；和至少一个喷嘴，用以把所述摩擦带电的、干粉状的发光的磷材料引入所述显影仓所述后电极和所述面板之间，所述摩擦带电的发光的磷材料的电荷具有与施加于所述后电极的电位相同的极性，以此将所述磷材料引向所述面板上的所述光感受器，其中改进在于设置在环绕所述面板的所述周边侧壁的位置上的偏置屏蔽，所述偏置屏蔽包括两对绝缘件，所述绝缘件中的每一对都具有两个相反配置的表面，所述两对绝缘件在其所述主表面中的一个上都具有至少一条导电带条。
2.如权利要求1中所述的设备，其特征在于在所述几对绝缘件的一个主表面上形成多条隔开的导电带条。
3.如权利要求1中所述的设备，其特征在于在所述几对绝缘件的一个主表面上至少形成两条隔开的导电带条，并在所述导电带条之间设置高(电)阻材料涂层并与之接触。
4.如权利要求3中所述的设备，其特征在于所述高电阻材料涂层从炭黑和适当粘结剂的混合物、电阻墨水、氧化铬和金属陶瓷的一组材料中选择。
5.一种以适当摩擦带电的、干粉状的、发光的磷材料使在设置于阴极射线管(CRT)面板的内表面上的光感受器上形成的电荷潜像显影的方法，所述面板具有周边侧壁，所述方法包括以下步骤把所述面板定位于显影器的面板支架上，所述显影器包括偏置屏蔽，后者包括两对绝缘件，每一个所述绝缘件都具有两个相反配置的主表面，在所述主表面中的一个上至少形成一条导电带条，所述绝缘件设置在环绕所述面板的所述周边侧壁的位置上；一个仓，具有仓侧壁，一端用底部封闭，另一端用具有开孔的面板支架封闭，通过所述开孔可通向所述面板；后电极，它设置在所述显影仓内，与所述面板的所述内表面隔开，但基本上与之平行；将所述光感受器接地；给所述面板裙侧壁屏蔽阵列的所述绝缘件上的所述导电带条提供电压，以防止所述摩擦带电的磷材料积聚于其上，并影响所述磷材料的淀积；向所述后电极提供正电位，以便在所述后电极和所述光感受器之间建立漂移电场；以及把所述摩擦带电的、干粉状的发光的磷材料引入所述显影仓，在所述后电极和所述面板之间，所述摩擦带电的磷材料的电荷具有与施加于所述后电极上的电位相同的极性，以此把所述磷材料引向所述面板上的所述光感受器。
全文摘要
本发明包括使安置在面板(12)内表面上的光感受器(36)上形成的电荷潜像显影用的设备(40)。该设备(40)包括显影仓(42),后者具有侧壁(44),一端用底部(46)封闭,另一端用具有开孔(50)的面板支架(48)封闭,经所述开孔可通向所述面板(12)。后电极(52)具有施加于其上的电位,以便在所述后电极和接地的所述光感受器(36)之间建立漂移电场。摩擦带电的、干粉状的具有其极性与施加于所述后电极(52)的电位相同的电荷喷入所述显影仓(42)所述后电极(52)和所述面板(12)之间。所述摩擦带电的磷材料被所施加的漂移电场被引入所述面板(12)上的光感受器(36)。偏置屏蔽(65)包括两对绝缘屏蔽件(66)和(68),安排在环绕所述面板(12)的所述周边侧壁(18)的位置上。所述偏置屏蔽所述绝缘屏蔽件中的每一对都具有相反配置的表面,所述两对绝缘屏蔽件在其所述主表面中的一个上都具有至少一条导电带条(72),用以排斥摩擦带电的磷材料,使之离开面板侧壁(18),并影响磷材料在光感受器边缘上的淀积。还描述了利用偏置屏蔽使电荷潜像显影的方法。
文档编号B05B5/047GK1355926SQ00808837
公开日2002年6月26日 申请日期2000年6月7日 优先权日1999年6月14日
发明者I·戈罗格, D·P·钱帕 申请人:汤姆森许可公司