专利名称：生产带有滤色片的阴极射线管(crt)的方法
技术领域：
本发明涉及彩色阴极射线管(CRT)，更具体而言，涉及制备具有至少一个滤色片的荧光屏组件。
背景技术：
彩色阴极射线管(CRT)通常包括电子枪、多孔障板和屏幕。多孔障板是介于在电子枪和屏幕之间。屏幕位于CRT管面板的内表面。多孔障板起着指引在电子枪中产生的电子束朝向在CRT管屏幕上合适发色磷光体的作用。
所述屏幕可以是荧光屏。荧光屏通常包括在其上形成的三种不同发色磷光体(例如，绿色、蓝色和红色)的阵列。每一种发色磷光体都可通过矩阵线条(matrix line)与另一种隔离开来。矩阵线通常由吸光、黑色惰性材料形成。
为了提高荧光屏的彩色对比度，可以在面板和发色磷光体之间形成颜料层或滤色片。滤色片通常具有相应于在其上形成的发色磷光体颜色的颜色(例如，发红光的磷光体在红色颜料滤色片上形成)。滤色片发送在其上形成的磷光体发射光谱区域内的光，并且吸收其它光谱区域的环境光，从而形成彩色对比度的增益。
滤色片通常使用其中滤色层位于面板内部的减去法形成，并且在随后的显色过程中，除去滤色层的选择部分。不幸的是，对于抗蚀剂基滤色片的配方，当颜料与抗蚀剂聚合物(例如，聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯基吡咯烷酮(PVP))混合，会形成团聚。团聚会不利地导致颜料在滤色片内的不均匀分散。另外，难于使含有强吸收峰低于500nm的颜料的抗蚀剂基滤色片组分硬化，从而降低了滤色片的线宽控制。
因此，需要有形成能够克服上述缺陷的彩色阴极射线管(CRT)的方法。
发明内容
本发明涉及制备具有滤色片荧光屏组件的阴极射线管(CRT)的方法。该银光屏组件在CRT管面板的内表面形成。荧光屏组件包括带有图案的吸光矩阵，该矩阵限定了多组相应于蓝色区域、红色区域和绿色区域中一种区域的范围。
滤色片在多组范围之一中形成。将感光材料层应用在面板的内表面上并暴露所述多组相应于蓝色区域、红色区域或绿色区域的范围之一，以使感光材料在该区域内硬化，从而形成滤色片。然后，将其颜色相应于硬化感光材料区域颜色的颜料层应用在被曝光感光材料层上。该颜料层可以由含有颜料、一种或多种表面活性剂和胶凝剂的水悬浮液施用。胶凝剂防止未硬化感光材料溶解在颜料悬浮液中形成团块。而且，胶凝剂使感光材料层保持在未硬化区域，从而防止了颜料直接沉积在面板的表面上。应用颜料层之后，除去未硬化感光材料层，形成滤色片。
下面，将相对于附图更详细地描述本发明，其中图1所示为根据本发明实施方案制备的彩色阴极射线管(CRT)的平面图，该图部分在轴向截面内；图2所示为图1CRT面板的截面，其示出了荧光屏组件；图3所示为方块图，其包括图2荧光屏组件制备方法的流程图；图4A-4F所示为在荧光屏组件形成过程中，面板内表面的描述图；和图5A-5M所示为在示例性荧光屏组件形成过程中，面板内表面的描述图。
具体实施例方式
图1所示为具有玻璃外壳11的传统阴极射线管(CRT)10，该玻璃外壳11包括面板12和经由漏斗15连接的管状颈14。漏斗15具有内部导电涂层(未示出)，该导电涂层与阳极按钮16接触，并从阳极按钮16延伸到颈部14。
面板12包括视图表面18和由玻璃粉21密封到漏斗15上的周围法兰或侧壁20。三色发光荧光屏22应用到面板12的内表面上。图2横截面所示的屏幕22是包括许多个屏幕元件的线条网屏(line screen)，所述屏幕元件由分别安置在多个三元组中的发射红色、发射绿色和发射蓝色的磷光体条纹R、G和B构成，其中每个三元组包括三种颜色中每一种的磷光体线条。R、G和B磷光体条纹在通常在与电子束产生的平面正交的方向上延伸。
R、G和B磷光体条纹中的至少一种形成于在滤色片43上。滤色片43的每一个都包含相应于在其上形成磷光体条纹的颜色的颜料。滤色片43形成于硬化感光材料46上。
图2所示的吸光矩阵23分离出每一个磷光体线条。优选为铝的薄导电层24(图1所示)覆盖在屏幕22上，并且提供了将均一的第一阳极电势应用到屏幕22上的装置，以及由磷光体元件发射的光穿过视图表面18反射的装置。屏幕22和叠加铝层24包括屏幕组件。
通过常规方式，多孔彩色选择电极或遮光板25(图1示出)在面板12内以相对于屏幕22的预定距离进行可移动安装。
在图1中用短划线示意性示出的电子枪26中心安装在颈部14内，以产生三种沿着从遮光板25到屏幕22的会聚路径(convergent path)的同线式电子束28，即中心和两侧或外部电子束。电子束28的同线式方向几乎与纸平面正交。
图1的CRT设计与外部磁偏转线圈，如在漏斗-到-颈部连接处附近示出的线圈30一起使用。当被激活时，线圈30使三束电子束28遭受磁场，使电子束28扫描横过屏幕22的水平和垂直的矩形光栅。
屏幕22根据图3示意性表示的工序进行制备。首先，如标记数字300所示，按技术人员熟知的使用苛性碱溶液洗涤，再在水中漂洗，用缓冲氢氟酸蚀刻，再用水漂洗就能够清洗面板12。
然后，如标记数字302所示，面板12的内表面安装有吸光矩阵23，优选使用在下列美国专利描述方式中的湿矩阵法进行安装1971年1月26日授权给Mayaud的3,558,310、2000年1月11授权给LaPeruta等人的6,013,400或者2000年3月14日授权给Gorog等人的6,037,086。
吸光矩阵23均匀地安装在面板12的内部视图表面上。对于具有约68cm(27英寸)直角尺寸的面板12，在吸光矩阵线条之间的开口或缝隙能够具有约0.075mm～约0.25mm的宽度，而不透明矩阵线条能够具有约0.075mm～约0.30mm的宽度。参考图4A，吸光矩阵23限定了三组范围第一组范围40、第二组范围42和第三组范围44。
如图3以及图4B中标记数字304所示，感光材料层46沉积在面板12的内表面上。感光材料层46可以由例如重铬酸钠和聚合物诸如聚乙烯醇(PVA)的水溶液形成。感光材料层46可以通过将聚合物与重铬酸盐的含水溶液旋涂在面板12上而形成。感光材料层46的厚度应当在约0.5微米到约2.0微米范围内。
感光材料层46应当具有约10厘泊(cps)～约25cps的粘度。感光材料层可以包括约6.0重量％～约12重量％的重铬酸钠以及约88重量％～约94重量％的聚合物(如，PVA)。
参考图3中的标记数字306，感光材料层46使用例如穿过遮光板25的紫外线辐射进行辐照，以交联在第一组范围40内的感光材料。如图4C所示，交联在第一组范围40内的感光材料层46使在这些范围内的感光材料硬化。
如图3以及图4D中标记数字308所示，曝光步骤之后，第一彩色滤色层60应用到感光材料层46上。第一彩色滤色层60可以由第一含水颜料悬浮液进行涂敷，所述第一含水颜料悬浮液可以含有例如第一颜料、一种或多种表面活性剂和一种或多种胶凝剂。
例如，第一颜料可以是蓝色颜料，如从Daicolor-Pope，Inc.of Patterson，NJ商购的daipyroxide蓝颜料TM-3490E。另一种适合的蓝颜料可以包括例如从Cincinnati，Ohio的Shepherd Color Co.商购的EX 1041蓝颜料，以及其它颜料。
备选地，第一颜料可以是红色颜料。合适的红色颜料可以包括例如Patterson，NJ的Daicolor-Pope，Inc.商购的daipyroxide红色颜料TM-3875。另一种合适的红色颜料可以包括例如从Fairview Heights的ElementisPigments Co.商购的R2899红色颜料，以及其它红色颜料。
颜料可以使用碾磨过程进行碾磨，其中颜料与一种或多种表面活性剂在水悬浮液中分散。蓝色颜料可以使用例如1/16英寸的氧化锆(ZrO2)球碾磨至少约61小时到约90小时。碾磨后，蓝色颜料的平均粒度应当为约115nm(纳米)。
红色颜料也可以使用例如2mm玻璃珠介质碾磨至少约18小时到约92小时。碾磨后，该红色颜料的平均粒度应当为约90nm。
一种或多种表面活性剂可以包括例如在水溶液中任选接收电荷的有机和聚合化合物。表面活性剂可以包括阴离子、非离子、阳离子和/或两性材料。表面活性剂可以用于各种功能，比如改进颜料在含水颜料悬浮液中的均匀性以及改善面板12的润湿性以及其它功能。合适表面活性剂的实例包括例如各种聚合物分散剂，比如，DISPEX N-40V聚合物分散剂(从北卡罗来纳州High Point的Ciba Specialty Chemicals商购)；嵌段共聚物表面活性剂如Pluronic Series(乙氧丙氧基共聚物)L-62，这是从新罕布什尔州的Hampshire Chemical Company of Nashua商购的；以及从中国的YixingTongda Chemical Co.商购的羧甲基纤维素(CMC)。
一种或多种胶凝剂可以包括例如有机和无机化合物，这些化合物在感光材料层中与所使用的聚合物形成凝胶。在含水颜料悬浮液中的胶粘剂使感光材料层的未硬化部分表面上的聚合物凝胶化。使未硬化感光材料层表面凝胶化可防止其中的聚合物溶解进入颜料悬浮液中，从而防止颜料粒子的团聚。用于聚乙烯醇(PVA)的合适胶粘剂的实例包括例如无机化合物，如硼酸(H3BO3)、硼砂、钒酸铵和铜盐等；以及例如有机化合物如刚果红、间苯二酚和N-水杨酰替苯胺(salicyclanilide)等。
第一含水颜料悬浮液应当包括约5重量％～约17重量％的颜料。另外，第一含水颜料悬浮液应当包括约1重量％～5重量％的胶凝剂。
为了在曝光步骤之后，在面板12的内表面的感光材料层46上形成第一彩色滤色层60，第一含水颜料悬浮液可以通过例如旋涂施用到面板上。旋涂之后，第一彩色滤色层60可以加热到约50～70℃的温度，然后冷却到约40℃。
第一彩色滤色层60形成之后，感光材料层46参考标记数字310进行显影。感光材料层46可以使用例如去离子水进行显影。如图4E所示，显影之后，感光材料层46和叠加的第一彩色滤色层60在第二组范围42和第三组范围44内除去，但保留在第一组范围40内的面板12上。
然后，上面参考图4B-4E描述的滤色片形成工艺可以重复，以在第二组范围42或第三组范围44内分别形成第二或第三滤色片。
如图3和图4F中的标记数字312所示，然后，面板12使用非颜料绿色磷光体72、非颜料蓝色磷光体74和非颜料红色磷光体76筛选，优选使用技术人员熟知方式中的筛选工艺进行。
如图5A所示，在示例性荧光屏组件制备过程中，安装在具有其上形成矩阵线条的27英寸面板12。矩阵线条限定了三组范围蓝色范围B、红色范围R和绿色范围G。
225ml(毫升)含有1000克去离子水、320克10％的聚乙烯醇(PVA)和42克10％的重铬酸钠的溶液施用到面板上。该溶液具有12.5cps(厘泊)的粘度。如图5B所示，面板以8rpm旋转22秒，同时将225ml溶液涂敷在其上，然后再以170rpm旋转30秒，加热到52.5℃并冷却到40℃，以在其上形成第一感光材料层46。
被涂敷的面板12使用在穿过相应遮光板的两个光源位置上的紫外线光源(4.0W/m2)进行辐照，以使在蓝色范围B的感光材料交联(硬化)。第一光源位置在-0.130密耳30秒，而第二光源位置在-0.174密耳30秒这些尺寸指的是相对于0密耳的中心光源位置的曝光光源位置，相应于用于在曝光台上的绿色磷光体曝光的位置。
50克TM-3490E Daipyroxide蓝色颜料(从Daicolor-Pope，Inc.ofPatterson，NJ商购)、3克聚合分散剂DISPEX N-40V(从Ciba SpecialtyChemicals of High Point，North Carolina商购)和200克水在含有1/16英寸氧化锆(ZrO2)球的磨机中混合66小时，从而制得含水蓝色颜料悬浮液。从磨机中回收的蓝色颜料悬浮液用水稀释到颜料固体为14重量％。向该悬浮液中加入5.5克的硼酸(H3BO3)，使硼酸浓度约为2重量％。随后，向混合物中加入两滴(约0.1克)10％TritonX-100(从Dow Chemical Co.of Houston，Texas商购)，然后，所得悬浮液在辊筒中混合另外一小时。
然后，200克蓝色颜料悬浮液在室温施用到面板上。如图5C所示，面板以8rpm旋转52秒，同时将该蓝色颜料悬浮液涂敷在上面，然后再以100rpm旋转20秒，加热到51.5℃，再冷却到40℃，从而在面板12上形成蓝色滤色层60。
第一感光材料层46使用在30psi的43℃水显影30秒，然后干燥。如图5D所示，这样会导致蓝色滤色片60形成于蓝色范围B内的硬化第一感光材料46上，在红色范围R和绿色范围G内除去了在其上带有蓝色滤色片60的第一感光材料层46。
225ml含1000克去离子水、320克10％聚乙烯醇(PVA)和42克10％重铬酸钠的溶液涂敷到面板12上。该溶液粘度为12.5cps。如图5E所示，面板以8rpm旋转22秒，同时将225ml溶液涂敷到其上，然后再以170rpm旋转30秒，加热到51.5℃，再冷却到40℃，从而其上形成第二感光材料层47。
被涂敷面板12使用位于穿过相应遮光板的两个光源位置上的紫外线光源(4.0W/m2)进行辐照，以使在红色范围R的感光材料交联(硬化)。第一光源位置在+0.122密耳30秒，而第二光源位置在+0.166密耳30秒这些尺寸指的是相对于0密耳的中心光源位置的曝光光源位置，相应于用于在曝光台上的绿色磷光体曝光的位置。
50克TM-3875Daipyroxide红色颜料(从Daicolor-Pope，Inc.of Patterson，NJ商购)、8克聚合分散剂A-40(从Ciba Specialty Chemicals of High Point，North Carolina商购)和200克水在含有2mm玻璃珠介质的磨机中混合66小时，从而制得含水红色颜料悬浮液。从磨机中回收的红色颜料悬浮液用水稀释到颜料固体为6重量％。向该悬浮液中加入14.8克的硼酸(H3BO3)，使硼酸浓度约为2重量％。随后，向该悬浮液中加入两滴10％Triton X-100表面活性剂(从Dow Chemical Co.of Houston，Texas商购)，然后，所得混合物在辊筒中混合另外一小时。
然后，200克红色颜料悬浮液在室温施用到面板上。如图5F所示，面板以8rpm旋转52秒，同时将该红色颜料悬浮液涂敷其上，然后再以100rpm旋转20秒，加热到67℃，再冷却到40℃，从而在面板12上形成红色滤色层62。
第二感光材料层47使用在30psi的43℃水显影30秒，然后干燥。如图5G所示，这样会导致红色滤色片62形成于红色范围R内的硬化的第二感光材料47上，在蓝色范围B和绿色范围G内除去了在其上带有红色滤色片62的第二感光材料层47。
然后将225ml非颜料绿色浆状物施用到面板上，该浆状物是在240克去离子水中含有150克10％聚乙烯醇、14克10％重铬酸钠、5克5％Pluronic Series(乙氧丙氧基共聚物)L-92(从BASF Corp.of Germany商购)、8.5克四(乙二醇)(TEG)、0.4克25％TAMOL(聚碳酸酯盐)表面活性剂(从Rhom & Haas Co.，Philadelphia，PA商购)、1.3克30％TWEEN-20(聚山梨醇酯)(从Atlas Chemical Co.，Chicago，Illinois商购)和200克GR525-TCG-2磷光体(掺入硫化锌银，铝，金的磷光体)(从USR OptonixInc.，Hackettstown，NJ商购)。如图5H所示，面板以8rpm旋转67秒，同时将所述非颜料绿色浆状物涂敷其上，然后再以170rpm旋转25秒，加热到51℃，再冷却到35℃，从而在面板12上形成非颜料绿色磷光体层72。
被涂敷的面板12使用穿过相应遮光板的紫外线光源(4.0W/m2)进行辐照，以使在绿色范围G的非颜料绿色磷光体层72交联。该绿色范围辐照25秒。辐照过的面板12使用30psi的43℃水显影30秒，然后干燥。如图51所示，这样会导致非颜料绿色磷光体层72形成于在绿色范围G内，而在红色范围R和蓝色范围B内除去非颜料绿色磷光体层72。
然后将225ml非颜料蓝色浆状物施用到面板上，该浆状物是在240克去离子水中含有150克10％聚乙烯醇、11.5克10％重铬酸钠、5克5％Pluronic Series L-92(乙氧丙氧基共聚物)(从BASF Corp.of Germany商购)、4.5克四(乙二醇)(TEG)、0.6克25％TAMOL(聚碳酸酯盐)表面活性剂(从Rhom & Haas Co.，Philadelphia，PA商购)、1.3克30％TWEEN-20(聚山梨醇酯)(从Atlas Chemical Co.，Chicago，Illinois商购)和200克BL361磷光体(掺杂有硫化锌银的磷光体)(从USR Optonix Inc.，Hackettstown，NJ商购)。如图5J所示，面板以8rpm旋转67秒，同时将所述非颜料蓝色浆状物涂敷其上，然后再以170rpm旋转30秒，加热到51℃，再冷却到35℃，从而面板上形成非颜料蓝色磷光体层74。
被涂敷的面板使用穿过相应遮光板的紫外线光源(4.0W/m2)进行辐照，以使在蓝色范围B内的非颜料蓝色磷光体层74交联。该蓝色范围辐照34秒。辐照过的面板使用30psi的43℃水显影30秒，然后干燥。如图5K所示，这样会导致非颜料蓝色磷光体层74形成于在蓝色范围B内的蓝色滤色片60上，而在红色范围R和绿色范围G内除去非颜料蓝色磷光体层74。
然后将225ml非颜料红色浆状物施用到面板上，该浆状物是在275克去离子水中含有160克10％聚乙烯醇、21克10％重铬酸钠、5克5％Pluronic Series L-92(乙氧丙氧基共聚物)(从BASF Corp.of Germany商购)、3克四(乙二醇)(TEG)、6克25％TAMOL(聚碳酸酯盐)表面活性剂(从Rhom & Haas Co.，Philadelphia，PA商购)、1.3克30％TWEEN-20(聚山梨醇酯)(从Atlas Chemical Co.，Chicago，Illinois商购)和200克RE555磷光体(掺杂有氧代硫化钇铕的磷光体)(从USR Optonix，Hackettstown，NJ商购)。如图5L所示，面板以8rpm旋转67秒，同时将所述非颜料红色浆状物涂敷其上，然后再以170rpm旋转26秒，加热到51℃，再冷却到35℃，从而在面板上形成非颜料红色磷光体层76。
被涂敷的面板使用穿过相应遮光板的紫外线光源(4.0W/m2)进行辐照，以使在红色范围R内的非颜料红色磷光体层76交联。该红色范围辐照23秒。辐照过的面板使用30psi的43℃水显影30秒，然后干燥。如图5M所示，这样会导致非颜料红色磷光体层76形成于在红色范围内的红色滤色片层62上，而在蓝色范围B和绿色范围G内除去非颜料红色磷光体层76。
所得面板在红色滤色片或蓝色滤色片的任一结构中没有表现出可见光降解。此外，磷光体线条没有降解。
权利要求
1.一种制备具有荧光屏(22)组件的阴极射线管(CRT)(10)的方法，其包括如下步骤提供面板(12)，其上具有带有图案的吸光矩阵(23)，所述矩阵限定了多组范围；在所述带有图案的吸光矩阵上形成感光材料层；在一组范围(40)内交联所述感光材料层；在所述交联感光材料层上涂敷颜料层；和将所述感光材料层(46)显影，以在其上具有非交联感光材料的所述多组范围内除去所述颜料层。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述感光材料层由光敏剂和聚合物的水溶液形成。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述光敏剂和聚合物的水溶液具有约10厘泊到约25厘泊的粘度。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述聚合物为聚乙烯醇(PVA)。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述颜料层由颜料、一种或多种表面活性剂和胶凝剂的水溶液形成。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述颜料选自由蓝色颜料、红色颜料和绿色颜料组成的组中。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述胶凝剂以约1重量％到约5重量％范围内的浓度存在于水溶液中。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述胶凝剂选自由硼酸(H3BO3)、硼砂、钒酸铵、铜盐、刚果红、间苯二酚和N-水杨酰替苯胺(salicyclanilide)组成的组中。
9.一种用于彩色阴极射线管(CRT)(10)的荧光屏(22)组件，其包括如下部分面板(12)，其上具有带有图案的吸光矩阵，所述矩阵限定了多组范围；在一组范围内形成的交联感光材料层(46)；颜料层，其在所述交联感光材料层上形成。
10.如权利要求9所述的荧光屏组件，其中所述交联感光材料层由光敏剂与聚合物的水溶液形成。
11.如权利要求10所述的荧光屏组件，其中所述光敏剂与聚合物的水溶液具有约10厘泊到约25厘泊范围内的粘度。
12.如权利要求10所述的荧光屏组件，其中所述聚合物是聚乙烯醇(PVA)。
13.如权利要求9所述的荧光屏组件，其中所述颜料层由颜料、一种或多种表面活性剂和胶凝剂的水溶液形成。
14.如权利要求13所述的荧光屏组件，其中所述颜料选自由蓝色颜料、红色颜料和绿色颜料组成的组中。
15.如权利要求13所述的荧光屏组件，其中所述胶凝剂以约1重量％到约5重量％范围内的浓度存在于所述水溶液中。
16.如权利要求13所述的荧光屏组件，其中所述胶凝剂选自由硼酸(H3BO3)、硼砂、钒酸铵、铜盐、刚果红、间苯二酚和N-水杨酰替苯胺(salicyclanilide)组成的组中。
17.一种含水悬浮液，用作阴极射线管(CRT)(10)的荧光屏(22)组件上的滤色片，所述水溶液包括颜料；一种或多种表面活性剂；和胶凝剂。
18.如权利要求17所述的含水悬浮液，其中所述颜料选自由蓝色颜料、红色颜料和绿色颜料组成的组中。
19.如权利要求17所述的含水悬浮液，其中所述胶凝剂酸以约1重量％到约5重量％范围内的浓度存在于所述水溶液中。
20.如权利要求17所述的含水悬浮液，其中所述胶凝剂选自由硼酸(H3BO3)、硼砂、钒酸铵、铜盐、刚果红、间苯二酚和N-水杨酰替苯胺(salicyclanilide)组成的组中。
全文摘要
公开了一种制备具有滤色片荧光屏(22)组件的阴极射线管(CRT)(10)的方法。该荧光屏组件形成于CRT管面板(12)的内表面上。所述荧光屏组件包括带有图案的吸光矩阵(23)，该矩阵(23)限定了多组相应于蓝色区域、红色区域和绿色区域中之一的范围。滤色片形成于多组范围之一内。在面板内表面上施用感光材料层(46)，并且使相应于蓝色区域、红色区域或绿色区域的一组范围曝光，以使该范围内的感光材料硬化，从而形成滤色片。然后，将其颜色相应于硬化的感光材料区域内颜色的颜料层涂敷在曝光过的感光材料层上。颜料层涂敷之后，除去未硬化感光材料层，从而形成材料滤色片。
文档编号H01J29/00GK1759463SQ200380110160
公开日2006年4月12日 申请日期2003年12月19日 优先权日2003年3月13日
发明者梁康宁 申请人:汤姆森许可贸易公司