专利名称：以电子照相法制造阴极射线管荧光屏组件的方法
技术领域：
本发明涉及用电子照相技术制造荧光屏组件的方法，更准确地说，涉及采用摩擦充电、干粉式表面处理过的荧光屏结构材料制造彩色阴极射线管(CRT)屏光荧组件的方法。
通用荫罩式CRT包括一个真空外壳，其中有一荧光屏含有按循环方式排列的发出三种不同颜色的光的荧光体阵列，用于产生三束对准所述荧光屏的会聚电子束的装置，以及一彩色选择结构或荫罩板，后者含有一多孔薄金属板、精确地置于荧光屏与电子束产生装置之间。所述多孔金属板掩蔽住荧光屏，而会聚角之差使每一电子束的发射部分可有选择地激励发射所需颜色的荧光体。吸光材料基质环绕着荧光体。
在先有技术中，对在CRT的观看面板上形成每种荧光体阵列的一种处理方法是，用光敏的粘合剂和荧光粉粒的粘结剂的浆体涂在面板的内表面上，该荧光粉粒适于发射三种发射颜色之一的光。该浆体经干燥后即形成一涂层，从光源经由荫罩板中的小孔将光场投射到所述经干燥的涂层上，使得荫罩板起到一照相主机的作用。被曝光的涂层随即显象而产生发射第一种颜色的荧光体。重复该处理方法使之产生发射第二种和第三种颜色的荧光体，处理时使用同一荫罩板，但每次曝光的光源则需重新定位。光源的每一位置近似于激励相应彩色发射荧光体的一个电子束的会聚角。1953年1月20日颁给H·B·Law的美国专利2，625，734号中，对此通称为湿式光刻工艺的先有处理技术有更完整的说明。
上述湿式处理方法的缺点是该处理方法无法满足下一代娱乐装置更高的分辨率要求，以及对监视器、工作站及需要彩色字母数字文本应用等更加高的分辨率要求。另外，所述湿式光刻工艺(包括基质处理)需要182个主要处理步骤，必需大规模的管道工程并需使用净水，且需要为荧光材料的曝光和干燥使用大量电能。
1969年10月28日颁给H·G·Lange的美国专利3，475，169号公开了一种以电子照相制作阴极射线管屏幕的处理方法。该CRT面板的内表面涂有一层可挥发的导电材料，然后其上再涂一层可挥发的导光材料，于是使导光层均匀充电，用透过荫罩板的光有选择性地曝光以建立一充电潜象，并使用高分子量的承载液使其显影。该承载液在悬胶液中含有一些给定发射颜色的荧光粉粒，将其有选择地淀积于导光层适当的充电区域上，从而使潜象显影。为荧光屏的三种彩色(即，绿、兰和红)发射荧光体逐一重复进行充电、曝光和淀积处理。1984年5月15日颁给H·G·Olieslagers等的美国专利4，448，866号曾描述电子照相荧光屏制造的改进。在该专利中，荧光粉粒的附着力据说可藉均匀曝光而增加，每次淀积步骤后，位于荧光粉粒淀积图案的邻近部分间的导光层部分会减少任何剩余电荷或使之放电，从而使导光体随后的淀积能更均匀进行再充电。因为后面两种专利都公开了电子照相处理方法，即，在本质上均匀为湿式处理方法，所以关于上述美国专利2，625，734号湿式光刻工艺的许多缺点同样也适用于湿式电子照相处理方法。
P·Datta等于1988年12月21日提出的专利申请287，358号、287，358号和287，355号分别描述了使用摩擦充电干粉荧光屏结构材料、及其上有耦合剂以控制荧光粉末摩擦充电特性的表面经过处理的荧光粉粒用于制造CRT荧光屏组件的改进处理方法。在制造过程中，经表面处理的荧光屏结构材料以静电方式被吸引到面板的导光层上，其引力是荧光屏结构材料上摩擦电荷数量的函数。曾利用热附着方法将经过表面处理的材料附加到导光层上;但热附着偶尔会使导光层破裂，这在随后的成膜制造工序中会造成脱落。因而需要有一种热附着以外的方法以避免在制造过程中荧光屏组件的损伤。
本发明是一种以电子照相在CRT衬底上制造荧光屏组件的方法，该方法包括的步骤为在基片上涂上导电层，在导电层上再涂上导光层，在导光层上建立静电荷，将导光层上选定的区域暴露于可见光下以影响其上的电荷。然后用经摩擦充电、干粉末状的、经过表面处理的材料使导光层选定的区域显影。
所述经改进的处理方法借助利用溶剂令经表面处理的材料及其下的导光层发粘而增强经表面处理的材料与导光层间的附着力，从而将上述材料固定住以使其位移减至最小。
图1是本发明彩色阴极射线管的部分轴向平面图。
图2是图1中所述的荧光屏组件的片段。
图3a-3f是制造图1中示出的管子的选定步骤。
图4是本发明电子照相干式荧光屏制造方法的方框图。
图1示出的彩色CRT10，有一玻壳11包括一矩形面板12和一由矩形玻锥15所连接的管颈14。玻锥15有一层内部导电涂层(未示出)接触一阳极按钮16并延伸入管颈14。面板12包含一观看面板12或衬底18及一周边或周壁20，以玻璃熔接21与玻锥15密封。面板18的内部表面上装有一三色荧光屏22。图2示出的荧光屏22最好是一条形屏，该条形屏包括分别含有发射红光、发射绿光和发射兰光的荧光条R，G和B的大量屏元素，以循环方式安排成三色条或三色组的彩色群或象素，通常伸向垂直于产生电子束平面的方向。在本实施例通常的观看位置上，荧光条成垂直状。荧光条最好由本技术领域周知的吸光矩阵材料23相互隔开。另外，荧光屏也可以是点形屏幕。最好是铝的薄导电层24覆盖于荧光屏22上，提供一种可对荧光屏施加均匀电荷以及可反射从荧光体经面板18所发射的光的装置。荧光屏22和覆盖于其上的铝层24构成荧光屏组件。
再就图1而论，多孔的彩色选择电极或荫罩板25用通用装置、以可拆装方式安装于与荧光屏组件有预定间隔关系的位置上。图1中以虚线示意性示出的电子枪26安装在管颈14的中央，以产生并导引三束电子束28沿会聚路径通过荫罩板25中的小孔到荧光屏22上。电子枪26可以是如1986年10月28日颁给Morrell等的美国专利4，620，133号中所述的双电位电子枪或任何其他可适用的电子枪。
管10预定准备与位于玻锥至管颈接点附近的磁轭30那样的外部磁偏转轭连用。当轭30激活后即将三束电子束28导至磁场而使之在荧光屏22上矩形光栅中作水平和垂直扫描。图1约在轭30中央处以P-P线示出起始偏转平面(在零偏转处)。为简明起见，偏转区内偏转束路径的实际曲率未予示出。
荧光屏22按图3a-3f示意性表示的新颖电子照相加工法进行制造。一开始，面板12按已知方法用腐蚀性溶液清洗，用水冲洗，以氟氢酸刻蚀，再用水冲洗。然后在观看面板18的内表面涂上一层导电材料，该导电材料为其上的导光层34提供电极。导电层32上涂上的导光层34含有可挥发性有机聚合物材料，对可见光敏感的适当导光染料和一种溶剂。构成导电层32和导光层34的成分与方法在上述美国专利申请287，356号中已予说明。
覆盖在导电层32上的导光层34是在黑暗环境中以图36示意性示出的方式用惯用的正电晕放电装置36加以充电的，该装置移过层34，并以+200至+700伏的范围内对其充电，最好为+200至+400伏。将荫罩板25插入面板12中，有正电荷的导光体通过荫罩板曝于来自设置在惯用的三合一光室内(用图3C的透镜40表示)的氙闪光灯38所射出的光下。每次曝光后，将灯移动到一不同的位置，重复来自电子枪的电子束的入射角。需要从三个不同的灯位置曝光三次，使导光体上接着将淀积发光荧光体而形成荧光屏的区域放电。经曝光步骤后，将荫罩板25自面板12移去，并将面板移到第一显影器42(图3d)。该第一显影器如本文所说明的含有适当制备的吸光黑色基质荧光屏结构材料的干粉粒和半径约为100至300微米能给予黑色基质材料的粉粒摩擦充电且经过表面处理的绝缘载球(未示出)。所述载球按P·Datta等于1988年12月21日所提出的美国专利申请287，357号中所述方式加以表面处理。
适当的黑色基质材料，一般在管加工温度为450℃时仍含有稳定的黑色色素。适用于制作基质材料的黑色素包括氧化铁磁、氧化铁钴、硫化锌铁和绝缘碳黑。黑色基质材料由色素、聚合物和控制给基质材料摩擦电荷数量的适当电荷控制剂熔融混合而进行配制。再将材料研磨成平均约为5微米大小的粉粒。
黑色基质材料和经表面处理的载球，用约占百分之一至二的材料在显影器42中混合。将该材料混合成使得磨成细粉的基质材料接触且被经表面处理的载球给予负充电。带负电荷的基质粉粒被显影器42逐出而被吸引到带正电荷的导光层34中未经曝光的区域，从而使该区域直接显影。
将含有基质23的导光层34均匀充电到大约200至400伏的正电位，以供应用于由上述美国专利申请287，358号和287，355号中所述处理方法制造的三种颜色摩擦充电、干粉式表面处理过的发射彩色荧光屏结构材料中的第一种。
将荫罩板25再次插入面板12，并选定导光层34上相当于将淀积发射绿色荧光材料的区域，使之曝于来自光室内第一位置的可见光下，而有选择地使该曝光区放电。该第一光位大约为绿色荧光照射电子束的会聚角。将荫罩板25从面板12上移去，并将面板移到第二显影器42。第二显影器含有经摩擦充电、干粉末状的、经表面处理的发射绿色荧光屏结构材料的粉粒，和经表面处理的载球。荧光粉粒以适当的聚合物电荷控制材料诸如，聚酰胺、聚乙基恶唑啉或明胶等加以表面处理。在第二显影器中将一千克经表面处理的载球与15-25克经表面处理的荧光粉粒加以结合。用氟代硅烷耦合剂处理载球，以便在荧光粉粒上给与正电荷。为使荧光粉粒有负电荷则在载球上使用氨基硅烷耦合剂。带正电荷的发射绿色荧光粉粒被逐出显影器，也被导光层34和基质23上带正电荷的区域所排斥而淀积于导光层上已放电已曝光的区域，其方式被称为反显影。
上述的充电、曝光与显影处理对干粉式发射兰色及红色经表面处理的荧光粉粒荧光屏结构材料重复进行。在可见光下曝光、有选择地对导光层34的带正电荷区域放电是从光室内第二位置然后又从第三位置进行的，分别以近似为兰色荧光和红色荧光照射电子束的会聚角。带摩擦正电荷的干粉式荧光粉粒按上述比例与经表面处理的载球混合而被逐出第三与第四显影器42，再被先前淀积了正电荷的荧光屏结构材料区域所排斥，而淀积在导光层34上的已放电区域，分别提供发射兰色和红色的荧光体。
干粉式荧光粉粒被涂上适当的聚合物而加以表面处理。该表面处理荧光粉粒的方法在上述美国专利申请287，358号和287，355号中有所说明。在前述两专利申请中，涂层混合物是将大约为0.5至5.0(最好为1.0至2.0)重量百分比的聚合物溶于适当的溶剂中形成涂料混合剂而构成的。可用旋转蒸发器和流态化干燥器或喷雾式干燥器等吸附方法将涂料混合剂涂到荧光粉粒上。将涂过的粉粒加以干燥，必要时加以解体，经400筛孔的网子加以筛滤，必要时再用以“Cabosil”商标出售的(可从美国伊利诺斯州，TuscolaCabotCorporatiors购得)象硅石材料那样的流量调节剂或其等效物加以研磨。该流量调节剂的浓度约占经表面处理荧光粉重量百分比的0.1至2.0。
在上述两专利申请中，荧光粉粒先连续涂上二氧化硅(硅石)涂料，再涂上硅烷或钛酸盐耦合剂，其方法是在大约200毫升的适当溶剂中溶解大约0.1克的耦合剂。
将含有经表面处理基质材料和经表面处理荧光粉粒的荧光屏结构材料与导光层34加以融合，其方法是使导光层与经表面处理的材料接触从图3e所示容器44所发射出的溶剂蒸气(例如氯苯)，然后在一附件内(未示出)淀积于面板18之上。重蒸气渗入其下的导光层及涂在荧光粉粒和基质材料上的聚合物耦合剂，使之软化并使导光层与涂层发粘从而增强经表面处理的荧光屏结构材料对导光层34的附着度。如图3e所示，将面板的荧光屏22朝上置放，利用重力以增强发粘的经表面处理荧光屏结构材料与导光层间的附着力。蒸气渗透需时4至24小时，从而使面板在进一步处理前得以干燥。
如图3f所示，面板18经过一系列处理步骤后于是就在荧光屏22和基质23之上覆盖一层固定层46。需要重复进行涂敷固定层的工作，从而使完全涵盖粒状荧光屏结构材料以便将其位移减至最小。本发明第一个最佳实施例中，其中用明胶来覆盖荧光粉粒，固定混合剂是由组合其重量占0.1%的聚乙烯酒精、聚乙烯醇(PVA)与25%的水及75%的甲基或异丙基酒精而构成的。混合剂从距离荧光屏约61至122公分处的喷嘴48喷射至荧光屏22上。喷射时间为2至5分钟，喷射压力约为40psi(每平方公尺28，124公斤)。以这些参数提供“干”喷射。然后喷上重量占0.5%PVA与50%水及50%甲基或异丙基酒精组合成的第二层涂层，喷射时间为2分钟，接着再喷射2分钟重量为1.0%PVA与50%水及50%混合酒精组合成的第三层涂料。当随后处理步骤包括喷射成膜时也可选择在第三层上喷射一层重量占1.0%水性PVA溶液(不加酒精)的第四层涂层;然而，若随后处理步骤包括乳剂成膜时就不需要第四层涂层。成膜的荧光屏然后镀铝并于大约摄氏425度的温度下烘焙30分钟，以除去荧光屏组件上的可挥发性有机组分。
在本发明第二个最佳实施例中，荧光屏结构材料含有一层热塑涂料，其固定工序可分两个步骤完成。一开始，如上所述将重量占1.0%的PVA与50%的水及50%混合酒精(甲基或异丙基)组成的混合涂料喷射到荧光屏22上。然后，以已知技术将重量占0.5%PVA的水性粘结剂(无酒精)倾入面板并使之弥散。固定的面板藉乳剂或喷射两种已知技术的方法之一使之成膜，然后如上述方式镀铝并烘焙。
每一实施例中，所述PVA均包含重量占10%的重铬酸钠或重铬酸铵。在每一固定步骤之间，最好用水银弧光灯或氙气灯的光(未示出)照射固定层46使PVA中的聚合物相互结合而制成防水的固定层。重铬酸盐的PVA为固定层46的最佳材料，但也可使用硅酸钾。
权利要求
1.一种在彩色CRT基片上以电子照相制造荧光屏组件的方法，它包括下列步骤(1)在所述基片的所述表面涂上一层可挥发性的导电层，(2)在所述导电层上涂上包括对可见光的染料可挥发性的导光层，(3)在所述导光层上建立基本上均匀的静电荷，(4)将导光层的选定区域曝于可见光下以影响其上的电荷，(5)以经摩擦充电、干粉式、经表面处理的等一种颜色发射荧光粉粒使导光层的选定区域显象，以及对经摩擦充电、干粉式、经表面处理的第二及第三种颜色发射荧光粉粒依次重复第(3)、(4)、(5)步骤从而形成一包括三色发射荧光体的象素的荧光屏，其特征在于令所述经表面处理的荧光材料及其下的导光体与一种溶剂接触，而使所述导光层与所述荧光材料发粘，从而增强所述经表面处理的荧光材料对所述导光层(34)的附着力。
2.如权利要求1的方法，其特征在于接触包括以氯蒸气渗透所述经表面处理荧光材料及其下的导光层(34)。
3.如权利要求1的方法，其特征在于包括下列附加步骤(1)以选定的由重铬酸盐聚乙烯酒精和硅酸钾组成的水性酒精混合剂，在所述经表面处理的荧光材料上至少涂上一层基本上为干喷射的涂料使之固定从而将所述荧光材料的位移至最小，(2)令所述荧光屏结膜，(3)对所述荧光屏进行镀铝处理，以及(4)将所述荧光屏加以烘焙以除去其上的可挥发性组分而构成荧光屏组件(22)。
4.如权利要求3的方法，其特征在于所述固定步骤包括提供若干涂层而形成固定层(46)。
5.如权利要求4的方法，其特征在于另外包括将所述涂料的每一层曝露于光化辐射下的步骤。
6.一种在彩色CRT面板内表面上以电子照相制造荧光屏组件的方法，它包括下列步骤(1)将所述面板的所述表面涂上一层可挥发性的导电层，(2)在所述导电层上涂上一层包括对可见光敏感的染料的可挥发性导光层，(3)在所述导光层上建立基本上均匀的静电荷，(4)使所述导光层的选定区域经过荫罩板曝露于来自氙气灯的可见光下而影响所述导光层上的电荷，(5)以经摩擦充电、干粉式、经表面处理及吸光的荧光屏结构材料，直接使导光层的未曝光区域显影，所述荧光屏结构材料上的电荷与导光层未曝光区域上电荷的极性相反，(6)在所述导光层和所述荧光屏结构材料上重新建立基本上均匀的静电荷，(7)使所述导光层上所述选定区域的第一部分经过所述荫罩板曝露于来自所述灯的可见光下而影响所述导光层上的电荷，(8)以经摩擦充电、干粉式、经表面处理的发射第一种颜色荧光屏结构材料，对所述导光层上所选定区域的第一部分反向显影，所述荧光屏结构材料具有与所述导光层未曝光区域及所述吸光荧火屏结构材料上电荷极性相同的电荷，而排斥发射第一种颜色的荧光粉，(9)用经摩擦充电、干粉式、经表面处理的发射第二种和第三种颜色荧光屏结构材料，对所述导光层上选定区域的第二和第三部分依次重复第(6)、(7)、(8)步骤，从而构成含有三个一组彩色发射荧光体象素的荧光屏，其特征在于以氯苯对所述导光层与经表面处理的荧光屏结构材料加以蒸气渗透使所述层与所述材料发粘，而增强所述经表面处理荧光屏结构材料对所述导光层(34)的附着力，并使所述荧光屏干燥。
7.如权利要求6的方法，其特征在于包括下列附加步骤(1)以选定的由重铬酸盐聚乙烯酒精和硅酸钾组成的水性酒精混合剂，在所述荧光屏结构材料上至少涂上一层基本上为干喷射的涂料使之固定从而将所述荧光屏结构材料的位移减至最小，(2)令所述荧光屏结膜，(3)对所述荧光屏进行镀铝处理，以及(4)将荧光屏加以烘焙以除去其上的可挥发性组分而构成所述荧光屏组件(22)。
8.如权利要求7的方法，其特征在于所述固定步骤包括在所述一层涂层上提供粘结剂涂层从而形成固定层(46)。
9.如权利要求7的方法，其特征在于所述固定步骤包括提供若干层基本上为干喷射的所述重铬酸聚乙烯酒精的水性酒精混合剂涂层，所述重铬酸盐聚乙烯酒精的浓度逐层增加。
10.如权利要求9的方法，其特征在于所述固定步骤另外包括提供一层喷射的水性重铬酸盐聚乙烯酒精涂层作为先前所涂的涂层的外敷涂层。
全文摘要
以电子照相在CRT的衬底上制造荧光屏组件的方法包括在衬底上涂上导电层并在导电层上外敷导光层，在导光层上建立静电荷，令导光层的选定区域曝于可见光下以影响其上之电荷。然后令导光层的选定区域以摩擦充电、干粉式、经表面处理的荧光屏结构材料加以显影。经改进的方法是令经表面处理的材料与溶剂接触而使导光层与材料发粘，从而增强经表面处理材料对导光层的附着力。干燥后的屏上涂以若干层重铬酸盐聚乙烯酒精或硅酸钾的水性酒精混合涂料，然后成膜，镀铝烘干而构成荧光屏组件。
文档编号G03G7/00GK1044713SQ9010041
公开日1990年8月15日 申请日期1990年1月22日 优先权日1989年1月23日
发明者彼得·迈克尔·里特, 哈里·罗伯特·斯托克 申请人:汤姆森消费电子有限公司