专利名称：包括喷涂—沉积一种有机导体制备荧光屏的方法
技术领域：
本发明涉及一种通过电子照相制屏(EPS)工艺制造阴极射线管(CRT)的荧光屏组件的方法，更特别涉及将一种有机导电层喷涂到观察面板内表面上的方法。
1990年5月1日颁发给Datta等人的美国专利4921767叙述了一种通过使用干粉状的，可摩擦充电的屏结构物质沉积到适当制备的、可充静电表面进行电子照相制备CRT面板内表面上的荧光屏组件的方法。该可充电表面，或光感受器包括优选叠加在一有机导电(OC)层上的有机光导电(OPC)层，这两层都是作为溶液顺次沉积在CRT嵌板内表面上的。该溶液被“旋转涂覆”，即将一定数量的每种溶液沉积到面板的内表面上，旋转嵌板以便均匀分散该溶液形成基本均匀厚度的层。OPC层在OC上形成之前，由水溶液形成的OC层必须彻底干燥。为干燥OC层，要把加热的空气或石英加热器向着沉积的溶液;然而，干燥水溶液的时间是2或3分钟。如此长的干燥时间导致该生产方法效率差。
因此需要存在一种合适的快速干燥、廉价、易应用于与覆盖上的OPC层相容的导电溶液，该溶液能克服上述已知含水导电溶液的不足。
根据本发明，在嵌板观察面板的内表面上制造彩色CRT荧光屏组件的方法包括以下步骤涂覆观察面板的内表面形成可挥发的有机导电层，在该有机导电层上涂刷一种有机光电导溶液以形成一可挥发的有机光电导层。本方法是对先有方法的改进，因为涂覆观察面板内表面形成可挥发有机导电层的步骤包括以下子步提供一有机导电溶液，喷涂该有机导电溶液至面板的内表面形成可挥发的有机导电层，该有机导电溶液含有聚合电介质，它选自聚(二甲基一二烯丙基-氯化铵)和硫酸甲酯的乙烯基咪唑鎓盐(Vinylimidazolium methosulfate)与乙烯基吡咯烷酮的共聚物，还含有一种稀释剂，它选自乙醇、甲醇、和水。该喷涂步骤基本上是连续的、并为覆盖上有机光电导层提供一电极。
图1是根据本发明制造的彩色CRT沿轴线部分的局部平面图。
图2是图1所示射线管的荧光屏组件截面图。
图3是电子照相制屏方法中所用加工程序的方块图。
图4是面板嵌板的截面图，显示出光电导层叠合在已有的导电层上。
图5是图1所示射线管的荧光屏组件的另一实施例。
图6是制造工艺过程中安装在喷涂装置中的面板嵌板示意图。
图1显示的是一彩色显示装置，例如CRT，10，它是具有一个包括长方形面板嵌板12和由长方形锥体15连接的管颈14的玻璃泡11。锥体15有一内导电涂层(未示)，该涂层与阳极钮16接触并延伸至管颈14内。嵌板12包括有一内表面18的观察面板17和一圆周凸缘或侧壁20，该嵌板由一玻璃釉料21密封到锥体15上。三色荧光屏22被装到观察面板17的内表面18上。图2所示的荧光屏22优选是一线型荧光屏，它包括多种荧光屏元件，这些元件含有分别发射红色，发射绿色和发射蓝色的荧光色条，R、G和B，它们以周期顺序并沿一个方向排列在三个色条或三素色的彩色组或图像元件中，其中方向一般与发生撞击电子束的平面相垂直。在此例的一般观察位置，荧光色条沿垂直方向伸展。如先有技术所知，荧光色条优选由一吸收光的基质材料23互相分隔开。另一方面，该荧光屏可以是一圆点荧光屏。将一薄的导电层24，优选铝，覆盖在荧光屏22上面，从而提供了一种装置以便对荧光屏施加均匀电压以及反射由荧光元件发射的，穿过面板17的光。荧光屏22和覆盖铝层24构成一荧光屏组件25。
再根据图1，在相对于荧光屏组件25的预定空间用常规方式可移动地安装一个多孔彩色滤波电极，或障板26。图1中由虚线所示的电子枪27被对中安装在颈部14内，它沿收敛轨迹产生并引导三个电子束28穿过障板26中的孔到达荧光屏22上，此枪27可以，例如包括双电位电子枪或任何其它合适的枪。
射线管10被设计成与一外部磁性偏转线圈，例如偏转线圈30一起使用，该线圈位于锥体至颈部的接头区域，当被激活时，线圈30使三个电子束28置于磁场的影响下从而导致电子束在越过荧光屏22的长方形光栅内横向和纵向扫描。初始偏转平面(在零偏转)由图1中线P-P所示位于线圈30的大致中间部位。为简便起见，偏转区内偏转电子束轨迹的实际曲线未示。
荧光屏22是由电子照相制屏(EPS)方法制造的，该方法是在上述的美国专利4921767中加以叙述并被示于图3的方块图中。如先有技术所知的，开始时，将嵌板12用苛性碱溶液洗涤，在水中漂洗，用缓冲的氢氟酸浸蚀，再用水漂洗然后对观察面板17的内表面18提供一种光感受器，该光感受器含有一合适的挥发性有机导电(OC)材料层32，该材料可为覆盖上的挥发性有机光电导(OPC)层34提供一电极。OC层32和OPC层34均示于图4中。
为了通过EPS方法形成基体23，使用一电晕充电器对OPC层34充入+200至+700使范围内的适宜电压。将障板26插入嵌板12，把正极充电的OPC层34通过障板26，暴露于光化辐射，例如来自氙气闪光灯的光中，该灯配置在常规的三合一曝光台(未示)之内。每次曝光后都把灯移动到来自电子枪电子束入射角两倍的不同位置。需要从不同的三个灯泡位置进行三次曝光使OPC层34的区域放电随后此处的光发射荧光粉将沉积以形成荧光屏22。曝光步骤之后，从嵌板12除去障板26，将嵌板移到第一显影剂(未示)。该显影剂会有相应制备的吸光黑色基质荧光屏结构材料的干粉颗粒，该基质材料用显影剂阴极摩擦充电。阴极充电的基质材料可以在单一步骤中被直接沉积，或者可以在二个步骤中被直接沉积。“两步”基质沉积方法能提高所得基质23的蔽光性。光发射的荧光材料然后以上述美国专利4921767中所述的方式被沉积。
也可以用先有技术已知类型的常规湿基质方法来形成基质。如果用湿的工艺方法来形成基质，然后在该基质上形成光感受器，并按上述美国专利4921767中所述方式沉积荧光材料。
作为上述两个“基质第一”工艺的替代，在通过EPS工艺沉积荧光粉之后可用电子照相形成基质123。图5所示的荧光屏组件125含有荧光屏122，基质元件123和依据“基质最后”工艺而制造的叠合的铝层124。
在“基质最后”工艺中，红、蓝和绿发射荧光部分，R、B和G通过顺次沉积正极摩擦充电的荧光屏结构材料的颗粒至光感受器的正极充电OPC层34上而分别形成。充电过程与以上所述的相同。三种荧光粉沉积后，再将OPC层34均匀充电至一正电位，将会有荧光粉材料的嵌板12置于一基质显影剂上(未示)，这就对基质荧光屏结构材料提供一摩擦负电荷。正极充电的OPC层34的敞开区域，隔离开荧光屏元件，通过沉积到负极充电的基质材料的敞开区域而被直接显影形成基质123。此方法被称作“直接”显影。然后把荧光屏结构材料按上述美国专利4921767所述进行固定和成膜。在荧光屏122上提供铝层124其目的与上述提供层24一样。
带有铝化的荧光屏组件25或125的面板嵌板12然后在大约425℃烘烤大约20-30分钟使荧光屏组件的组分挥发，应当理解以上所述的荧光屏制造工艺可被改进，即颠倒一下在OPC层34上提供的电荷电极和在荧光屏结构材料上感生的摩擦电荷电极，就可得到一种与上述结构相同的荧光屏组件。
参考图4和6，通过喷涂一种挥发性有机导电溶液至面板17的内表面18上形成OC层32。该溶液不同于先前已知的导电溶液，它基本上是由以下物质组成的，一种聚电解质，它选自聚(二甲基一二烯丙基一氯化铵)和甲基硫酸酯的乙烯基咪唑鎓盐(VIM)(Vinylimidazoliummethosulfate)与乙烯基吡咯烷酮(VP)的共聚物，聚乙烯基吡咯烷酮(PVP);和一种稀释剂，它选自乙醇、甲醇和水。
聚(二甲基一二烯丙基一氯化铵)可从CalgonCorp Pittsburgh，PA作为Cat-Floc-CL或CAT Floc-T-2购买，VIM和VP的共聚物可从BASF Corp.，Parsippany，NJ。作为Luviquat MS-905购买。购买的Cat-Floc材料含有聚电解质以及溶解在水中的无机盐，例如NaCl和K2SO4，当它们被用来制备OC层时，嵌板烘烤后不完全烘干。所购买的Cat-Floc材料在其被用来制备有机导电体之前，必须除去无机盐中的氯离子，或至少要使其浓度降低，因为氯离子对射线管寿命是有害的。
为了除去或减少结合在Cat-Floc材料中的有机聚合物链上的氯离子，将10%的Cat-Floc溶液溶解在三倍的蒸馏水中并与10%的固体阴离子交换珠粒混合二小时。然后将该混合物通过5μ的压力过滤器进行过滤，经离子交换的Cat-Floc从具有丙酮的溶液里沉淀出。然后将沉淀物用80∶20的丙酮和水进行洗涤，并溶解在水中制成含有50重量%的Cat-Floc水溶液。降低了氯的Cat-Floc的PH值在12-13的范围内。用0.1%的HNO3或0.1%的H3PO4通过滴定将PH调整到4。
下面的实施例是用来更详细地说明OC层32，而绝对不是对它的限制。
OC实施例1通过彻底混合以下组分1小时并将该溶液通过1(um)微米过滤器进行过滤形成一种有机导电溶液。
140克(0.67重量%固体)Cat-Floc-Cl在水中的50%溶液;
350克(0.33重量%固体)PVP在甲醇中的10%溶液;和10，100克甲醇。
在上例中，可用乙醇全部或部分代替甲醇，然而乙醇比甲醇沸点高，因此含有乙醇作为稀释剂的溶液要比仅含有甲醇作为稀释剂的溶液干燥时间长。在上例溶液中水的数量仅是0.67重量%而且是以Cat-Floc溶液的形式存在的;然而作为稀释剂可以加入更多的水，但该溶液的干燥时间要比仅含甲醇作为稀释剂的溶液的干燥时间长。
OC实施例2按照OC实施例1中所述方式混合并过滤以下组分形成第二种有机导电溶液。
75-100克(3重量%固体)MS-905，一种甲基硫酸酯的乙烯基咪唑鎓盐(Vinylimidazolium methosulfate)(VIM)和乙烯基吡咯烷酮(VP)的共聚物;和925-900克(余量)甲醇如图6所示，OC溶液是用一喷涂装置40在压力下喷涂到面板17的内表面18上并沿着嵌板12的侧壁20的内面部分喷涂的，该喷涂装置40有一可移动的喷嘴42，此喷嘴能形成大于110°分散角θ的扁平喷涂。喷涂溶液的压力是由罐44提供的，它以2.8kg/cm3(40psi)的喷涂压力操作并通过喷涂管线46连接到喷嘴42。喷嘴42和嵌板12的内表面18之间的距离大约是具有3∶4纵横比的嵌板对角尺寸的一半。例如对于51cm(20v)嵌板，该距离约为25cm(10-12英寸)。对于具有9∶16纵横比的嵌板该距离可被适当调整以提供合适的有效范围。跨越观察面板17内表面18的单通道喷嘴42足以提供厚度为大约1微米的OC层32。当稀释剂是甲醇时，OC层32在大约50℃温度的空气中干燥时间大约是30至45秒。由此工艺生产的OC层是连续的，然而，可以相信，唯一的要求就是OC层是提供一连接的，即基本连续的涂层，它在EPS过程中将起接地电极的作用。应用本喷涂工艺的OC层32可被用于以上所述的或“基体第一”或“基体最后”工艺，或被用于无基体嵌板上。
OC层32干燥后，可通过常规的“旋涂”应用于OPC层34，其中将一定数量的OPC溶液分散在嵌板12内表面18上的OC层32上，旋转嵌板，旋转嵌板，将OPC溶液均匀分散于整个OC层上形成厚度大约5-6μ的OPC层。至少一部分沿着侧壁20内表面的OC层32必须延伸超出OPC层34，从而提供一电接点至OC层32。任何几个已知的OPC配方都可被用来形成OPC层34;然而以下的配方干燥迅速，具有良好的电学和物理性，因此是优选的。
该OPC溶液会有以下组分300克(10重量%)聚苯乙烯;
50克(1.66重量%)1，4一二(2，4-甲基苯基)-1，4-二苯基丁三烯(2.4DMPBT);
2.5克(0.083重量%)2，4，7-三硝基-9-芴酮(TNF);
7.5克(0.25重量%)2-乙基蒽醌(2-EAQ);
0.15克(0.005重量%)聚硅氧烷U-7602;和2648克(余量)甲苯表面活性剂U-7602可从Union Carbide，Danbury CT购买。为制备OPC溶液，将聚苯乙烯树脂加到甲苯中并进行搅拌直到该树脂被完全溶解。然后把电子供体材料，2，4-DMPBT，和电子接受体材料(TNF)和(2-EAQ)加到溶液中并进行搅拌。当搅拌溶液时，加入表面活性剂，聚硅氧烷U-7602，搅拌一直连续进行直到全部组分都被溶解为止。所得的溶液通过一系列串联的并具有从10至0.5μ开口尺寸范围的过滤器进行过滤。
权利要求
1.一种在嵌板12的观察面板(17)内表面(18)上制备彩色阴极射线管(CRT)(10)荧光屏组件(25，125)的方法，包括以下步骤涂覆所述观察面板所述内表面形成可挥发的有机导电层(32)；和用一种有机光电导溶液涂刷所述的有机导电层，形成可挥发的有机光电层(34)；其中涂覆所述的内表面形成可挥发有机导电层的步骤包括一些子步骤提供一种有机导电溶液，它含有选自聚(二甲基-二烯丙基-氯化铵)和甲基硫酸酯的乙烯基咪唑鎓盐(Vinylimidazoliummet-hosulfate)及乙烯基吡咯烷酮的共聚物的聚电解质；和至少一种选自乙醇、甲醇和水的稀释剂；和喷涂所述的有机导电溶液至所述面板的所述内表面形成所述的可挥发有机导电层，它基本上是连续的并且为所述的覆盖上有机光电导层提供一电极。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述的有机导电溶液含有0.5至2.0重量%聚(二甲基一二烯丙基一氯化铵);大约0.3重量%聚乙烯吡咯烷酮;和余量为至少一种稀释剂，它选自乙醇，甲醇和水。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述的稀释剂包括甲醇和水。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述的甲醇浓度范围为所述稀释剂的100%至0%。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述的有机溶液包括3重量%的甲基硫酸酯的乙烯基咪唑鎓盐(Vinylimidazolium methosulfate)和乙烯基吡咯烷酮共聚物，及余量的甲醇。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述的喷涂步骤包括将所述面板(17)的所述内表面(18)设置在离喷涂装置(40)合适的距离;从所述装置的喷嘴(42)以大体扁平喷涂的方式将所述有机导电溶液分散到所述的内表面上;然后以升高温度的空气干燥所述的溶液。
7.权利要求6所述的方法，其中所述的有机导电溶液以大约2.8kg/cm2的压力进行喷涂。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述的合适距离大约是所述嵌板(12)对角尺寸的一半。
9.如权利要求6所述的方法，其中所述的扁平喷涂具有大约110°的分散角。
10.如权利要求6所述的方法，其中所述的干燥步骤为大约50℃，干燥时间大约30至45秒。
全文摘要
一种在嵌板(12)的观察面板(17)内表面(18)上用电子照相制备彩色CRT(10)的荧光屏组件(25)的方法，包括在观察面板内表面上形成可挥发有机电导层(32)的步骤和用有机光电导溶液涂刷有机导电层形成可挥发有机光电导层(34)的步骤。含有聚电解质和稀释剂的导电溶液通过喷涂施于观察面板的内表面形成导电层。
文档编号G03G5/04GK1110828SQ9412076
公开日1995年10月25日 申请日期1994年12月21日 优先权日1993年12月22日
发明者B·T·科林斯, H·R·施托克, P·M·里特 申请人:汤姆森消费电子有限公司