专利名称:在喷涂金属的荧光屏上带有碳粉粒层的阴极射线管及其加工方法
本发明涉及到一种在喷涂有金属的荧光屏上带有碳粉粒层的新型阴极射线管及其加工方法。
美国专利NO、3，703，401(1972年11月21日授予迪尔(Deal)等人专利权)和No、4，025，661(1977年5月24日授予莫斯科内(Moscony)等人专利权)披露，每一个阴极射线管都包括荧光屏外壳，外壳上的发光屏幕，屏幕上的反光金属层及金属层上的无定形碳和/或石墨构成的碳粉粒层。该碳粉粒层能够吸收从相毗连的荫罩辐射的热量或吸收从激发荧光屏的电子来散射或由电子来产生的电子。碳粉层不包括永久粘合剂，虽然它经常利用暂时有机粘合剂。该粘合剂在设计用来氧化或换句话说用来挥发荧光屏外壳上所有涂层的有机物质的烘烤阶段时被除去。
已经发现，碳粉粒层是在烘烤阶段后产生松散粒子的根源。将各部件装配成可工作的阴极射线管后，这种松散粒子会导致管子中高压稳定性方面的问题。因此，在碳粉粒层中最好是包括永久性粘合剂。上面提到的美国专利No、4，025，661指出，为什么在碳粉粒层中不希望有金属离子残余，并且也不希望有将使荧光屏的发光亮度降低大于5%的杂质。所以显而易见，为碳粉粒层选择永久性粘合剂是不可取的。
按照本发明的阴极射线管，除了碳粉粒层包含用作粘合剂的二氧化硅粉粒外，其结构同上述早先的阴极射线管是一样的。通过热解气相硅化合物，例如四氯化硅，预制成最佳二氧化硅粉粒，平均尺寸小于0.1微米。该二氧化硅是一种干粉，不同于大多数胶状的二氧化硅粘合剂，也不同于大多数具有大得多的平均粉粒尺寸的预制二氧化硅粉末。
除了有预制二氧化硅粉末外，本发明的方法与上面提到的专利所揭示的方法是相似的，二氧化硅粉末可以在碳粉粒施用之前、同时或之后施用，最好是把含水悬胶液喷射在它的上面。这样，在碳粉粒的上面或下面，就有一个二氧化硅粉末层，或者二氧化硅粉粒与碳粉粒在单个层中混合。所有的情况下，二氧化硅与碳粉粒的重量比在0.9至1.1的范围内。
在附图中这张仅有的图是根据本发明的阴极射线管的侧视局剖图。
图中所示的阴极射线管是一种在美国专利No，3，423，621(1974年5月13日授予罗伊斯(Royce)专利权)中描述过的荫罩形显像管。该阴极射线管包括真空管壳21(该管壳包括与管锥25连接成一整体的管颈23)和由屏幕27A和整体外围边框27B组成的屏盘27，边框靠微晶玻璃封口29与管锥25连接。发光屏幕31包括不同发光颜色的线或点的感光镶嵌幕，它位于屏幕27A的内表面。金属铝的反光金属层33敷在屏幕31上，而碳粉粒层35敷在金属层33上。电子枪支架装置37位于管颈23内。三个金属指形零件39把支架装置37和管颈隔开并且把支架装置37连到管锥25内表面上的内部导电涂层40。靠近且与金属层33隔开的是荫罩41。荫罩41焊接到金属框43上，该框由一些支柱45上的弹簧47所支承，这些支柱45与屏盘27连为一体。当从支架装置37来的一个或几个电子来适当地在屏幕上扫描时，就会产生能够通过屏幕27A看到的发光图像。除了碳粉粒层35，结构和制造方法在别处已有详细论述，这里就不需要再予以描述了。
碳粉粒层35大约有0.0025毫米(0.1密耳)厚，基本由每单位面积大约相等重量的预制胶状二氧化硅粉粒和碳粉粒(无定形碳和石墨的形式)部分组成。在铝金属层33气化沉积在发光屏幕31上之后，有机物质从结构中被除去之前，碳粉粒层35可以以下述的典型工序制成。第一悬胶液的配方如下68.2克胶状石墨，如注册商标Aqua Dag E(22%固体)，由艾奇逊胶质公司(Acheson Colloids Company)销售，休伦港(Port Huron)，MI;
15克无定形碳(平均粉粒大小约0.021微米)，如注册商标Vulcan XC-72，由卡伯特公司(Cabot Corporation)销售，波士顿(Boston)，MA;
1.5克分散剂，如注册商标Marasperse CBX-2，由里德本质公司(Reed Lignin Company)销售，Rothschild，WI;
0.3克润湿剂，如注册商标Brij 35，由ICI美国公司(ICI Americas Inc.)销售，威尔明顿(Wilmington)，DE;
1，915克去离子水或用蒸馏法提取的水。
以上成分在扩散器中混合十五分钟。然后，第一悬胶液在扩散器中与下面等量的第二悬胶液搅拌五分钟15克胶状二氧化硅(平均粉粒大小约0.014微米)，如注册商标Cab-O-Sil M-5，由卡伯特公司(Cabot Corporation)销售，波士顿(Boston)，MA;
985克去离子水或用蒸馏法提取的水。
结果得到的混合悬胶液准备用喷射法喷涂到铅荧光屏上。
屏盘及在上面的中间结构放在一个预先加热到大约85℃至95℃的烤箱内，并在其中保持十五分钟，直到屏盘达到大约烤箱的温度。从烤箱取出屏盘，并且围绕模型匹配线，利用遮板遮档该盘的封口区及其包括阴罩支承支柱内部侧壁，但是整个显示区域保留不予遮档。然后，随着屏盘依然预热，把可挥发的薄膜形材料的水悬浮液喷射到未遮档的铝金属层上。最佳悬浮液实质上不包含在燃烧时会产生金属离子残渣的物质，它是将250毫升水溶性丙烯酸树脂乳液(包含重量大约为46%的固体)和14克聚乙烯比咯烷酮(PVP)与2050毫升去离子水混合而成的。最佳丙烯酸树脂乳液的注册商标是Rhoplex AC-234，由罗姆和哈斯公司(Rohm and Haas Company)经销，费城(phladelphia)，PA。据信，该丙烯酸树脂乳液主要是由与少量的丙烯酸和甲基丙烯酸单体共聚的乙基丙烯酸盐和聚合物组成。在大约3.5公斤/厘米2(每平方吋五十磅)的压力下，利用空气喷枪，喷射过程进行约一到三分钟，并且在整个表面包括大约十道射流。部分地由于预热的屏盘的热量，在不到一分钟的时间，喷射物就干燥了，形成一封闭涂层或阻档层。
接着，在屏盘已经预热到50℃以上和遮板处于合适位置的情况下，上述的包括二氧化硅、石墨和炭黑粉粒的混合悬胶液喷射到金属涂层的未遮挡部分上。在大约3.5公斤/厘米2(每平方吋五十磅)的压力下，利用空气喷枪，喷射过程进行约二到五分钟，并且在整个表面包括大约二十道射流，形成的涂层重量约为0.15毫克/厘米2。部分地由于预热的屏盘的热量，在不到一分钟的时间，喷射物就干燥了，形成一吸热保护涂层。
移去遮板，现在以通常方式对喷涂过的屏盘进行加工。这一过程包括通常的烘烤步骤，即在大约400℃至450℃的空气中烘烤屏盘，用气化和氧化的办法除去结构中的挥发物质和有机物质。在这最后的烘烤阶段，位于铝金属层上下的易挥发物质的薄膜和涂层，嵌镶屏幕中的粘合剂，以及结构中所有分散剂和润湿剂，都被除去了。烘烤之后，结构包括荧光嵌镶屏幕上的铝金属反射层和粘附于铝层上面的吸热二氧化硅-碳-石墨保护涂层。
根据上述实例，可以做许多变动，这些变动都属于本发明方法的范畴。许多这样的变动都在上面提到的美国专利No、3，703，401和4，025，661中披露了，此处不必重复。
石墨或无定形碳或二者的混合物都可以用作保护涂层中的碳。无定形碳可以以灯黑、碳黑的形式或其他形式从不完全燃烧的含碳材料中获得。石墨可以是人造的或天然的。可以说，石墨粉粒比无定形碳粉粒对氧化更稳定，更不易穿透荧光屏。无定形碳粉粒构成的层具有更好的热吸收力和较低的对电子穿透的阻力。这两种类型的碳的混合物最为可取。
碳粉粒的实际大小不是关键问题，但它最好是胶状的，这样有助于适用的悬胶液的制造和保持，并且最大限度地减少电子束的衰减。碳能在对荧光屏没有有害作用的任何媒液中悬浮。然而，最好在水中把碳分散。当碳粉粒在水中分散时，为了产生稳定的悬胶液，发现需要包含润湿剂和分散剂。还发现需要从悬胶液中除去粒子有机粘合剂。当包含粘合剂时，发现在随后的烘烤阶段，碳粉粒会严重氧化，因此使加工过程的控制变得更困难。
二氧化硅粉粒是预制的，大小需小于0.1微米，平均大小比0.1微米小得多。通过热解气相硅化合物制造适用的二氧化硅粉粒，该粉粒产生出所需的材料。一种可买到的适用的二氧化硅系列产品是由卡伯特公司(Cabot Corp)经销的，波士顿(Boston)，MA，注册商标Cab-O-Sil通过在润湿介质中研磨或沉淀得到的二氧化硅，被认为是不能令人满意的。在适用于空气喷射或其他应用方法的媒液中，二氧化硅粉粒被悬浮。
二氧化硅悬浮胶能与碳粉粒悬浮胶混合，并被沉积到金属层，如同在例子中描述那样，产品规格如表中A所示。一方面，可以将二氧化硅悬浮胶沉积到金属层上，然后可以将碳粉粒层沉积到二氧化硅粉粒层上。产品规格如表中B所示。另一方面，可以将碳粉粒层沉积到金属层上，然后可以将二氧化硅粉粒层沉积到碳粉粒层上。产品规格如表中C所示。对成型的阴极射线管而言，其中任一规格中单位面积的二氧化硅粉粒与碳粉粒的重量比约为0.9比1.1。值得注意的是，在阴极射线管的制作过程中，由于氧化，碳粉粒的重量会有所损失。
作为一种检验，对上述规格的产品进行了相应的试验，并且也对类似的先前规格的产品进行了试验，该先前产品是在金属层上有一碳粉粒层(没有二氧化硅)，规格如表中D所示，表中，每个工作的阴极射线管荧光屏的相对光输出，是用与没有喷涂反光金属层的工作的阴极射线管的光输出相比较而获得的，而后者的光输出认为是100%。相对粉粒生成由猛烈地撞击反向板和计算释放粒子的相应数目决定。相对辐射系数是由测量产品表面有关的红外辐射的吸收量来决定的。这些数据表明可以通过产品的设计来折衷选择，并且它们仍然是在本发明讲述的范围内。
表A B C D光输出% 97.6 93.4 98.6 97.5粒子生成 好 最好 差 差辐射系数 0.62 0.68 0.59 0.60
权利要求
1.一个阴极射线管，包括荧光屏外壳，在所述的外壳上的发光屏幕，以至少一条电子束激发所说的屏幕发光的装置，在所述的屏幕上的金属反光层，在所述的反光层上的石墨和/或无定形碳粉粒层；其特征在于所述的碳粉粒层(35)还包括作为粘合剂的预制二氧化硅粉粒。
2.根据权项1，该阴极射线管的特征在于所述的碳粉粒与所述的二氧化硅粉粒的重量比在0.9至1.1范围内。
3.根据权项1，该阴极射线管的特征在于所述的碳粉粒和所述的二氧化硅粉粒存在于一种唯一的大体均匀的混合物中。
4.根据权项1，该阴极射线管的特征在于所述的粉粒以内层复合物的形式存在。这些内层包括沉积在所述的反光层上的碳粉粒内层和沉积在所述的碳粉粒内层上的二氧化硅粉粒内层。
5.根据权项1，该阴极射线管的特征在于所述的粉粒以内层复合物的形式存在。这些内层包括沉积在所述的反光层上的二氧化硅粉粒内层和沉积在所述的二氧化硅粉粒内层上的碳粉粒内层。
6.根据权项1，该阴极射线管的特征在于所述的二氧化硅是由热解气相硅化物所生成的干粉。
7.根据权项1，该阴极射线管的特征在于所述的碳粉粒层(35)是随着所述的荧光屏外壳(27A)预热到50℃至75℃范围时，通过喷射所述的粉粒的水溶悬胶液在所述的反光层(33)上沉积得到的。
8.一种制造具有荧光屏外壳、外壳上的屏幕和在所述的屏幕上的反光金属层的阴极射线管的方法，包括随后生产所述的预热所述的外壳连同所述的屏幕和其上的金属层到50℃至75℃范围内，并且将一有机热挥发材料薄膜沉积到所述的预热金属层上，其特征在于将一碳粉粒和预制二氧化硅粉粒层(35)沉积到所述的薄膜上。
9.根据权项8的方法，其特征在于所述的碳粉粒和所述的二氧化硅粉粒是从它们的大体均匀的水溶悬胶液中沉积得到的。
10.根据权项8的方法，其特征在于所述的碳粉粒从它的水溶悬胶液中被沉积到所述的金属层(33)上，然后，所述的二氧化硅粉粒从它的水溶悬胶液中被沉积到所述的碳粉粒上。
11.根据权项8的方法，其特征在于所述的二氧化硅粉粒从它的水溶悬胶液中被沉积到所述的金属层(33)上，然后，所述的碳粉粒从它的水溶悬胶液中被沉积到所述的二氧化硅粉粒上。
专利摘要
一种阴极射线管包括荧光屏外壳(27A)，外壳上的发光屏幕(31)，屏幕上的反光金属层(33)和金属层上的碳粉粒及预制二氧化硅粉粒层(35)。当金属层预热到50℃至75℃范围时，通过喷涂一种碳(无定形碳和/或石墨)和二氧化硅(尺寸小于0.1微米)的悬胶液，在金属层上就可以得到该粉粒层。
文档编号H01J29/18GK85104602SQ85104602
公开日1987年2月4日 申请日期1985年6月17日
发明者迪尔, 巴奇 申请人:Rca公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan