专利名称：具有增强的内部中性密度过滤器的阴极射线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种彩色阴极射线管(CRT)，更具体地说，涉及一种包括增强的内部中性密度过滤器的荧光屏组件。
背景技术：
通常彩色阴极射线管(CRT)包括电子枪、多孔荫罩和屏幕。多孔荫罩插入电子枪与屏幕之间。该屏幕位于CRT管的荧光屏的内表面上。多孔荫罩的作用是将电子枪内产生的电子束引向CRT管的屏幕上的适当的色发射磷光体。
该屏幕可以是荧光屏。荧光屏通常具有形成在其上的三种不同的色发射磷光体(例如绿、蓝和红)的阵列。每个色发射磷光体通过矩阵线彼此分隔开。矩阵线通常由吸收光的黑条的惰性材料制成。
CRT管的面板通常包括具有低透射系数的玻璃板。然而，具有低透射系数的玻璃板的使用可以使得CRT管显示出“晕圈”效应，尤其是具有平表面和形成的多孔荫罩的管。结果，当管关闭时，CRT面板的周边不理想地表现出比中央暗。更进一步地，“晕圈”效应能够通过降低玻璃板的透射率而减少；然而，会导致在打开状态中管亮度不足。
这样，需要一种克服上述缺陷的荧光屏。
发明内容
本发明涉及一种混合物以及在阴极射线管(CRT)的荧光屏组件上形成增强的内部中性密度过滤器的方法。该荧光屏组件形成在该CRT管的玻璃荧光屏面板的内表面上。该荧光屏组件包括图案化的光吸收矩阵，该光吸收矩阵限定出对应于蓝区域、绿区域和红区域之一的三组区域。增强的内部中性密度过滤器形成在光吸收矩阵上。蓝、绿和红色磷光体的阵列对应于在光吸收矩阵内限定的蓝区域、绿区域和红区域之一形成在内部中性密度过滤器上。
该增强的内部中性密度过滤器具有包括红颜料、蓝颜料、一种或多种表面活性剂和至少一种非颜料氧化物颗粒的混合物。这里描述的增强的内部中性密度过滤器提供提高的磷光体附着性。由于提高的附着性，与其它内部中性密度过滤器相比，可以减少磷光体曝光时间。此外，该增强的内部中性密度过滤器起到最小化CRT管的“晕圈”效应以及维持CRT管的亮度对比度性能的作用。
现在将结合附图更为详细地描述本发明，其中图1是根据本发明实施例的彩色阴极射线管(CRT)的侧视图，其中局部沿轴向剖开；图2是图1的CRT的荧光屏面板的剖视图，示出了包括内部中性密度过滤器的荧光屏组件；图3是方框图，包括图2的荧光屏组件的制造过程的流程图；图4A-4C描述了内部中性密度过滤器形成期间，荧光屏组件的荧光屏面板的内表面。
具体实施例方式
图1示出了具有玻璃壳11的传统彩色阴极射线管(CRT)10，玻璃壳包括荧光屏面板12和通过漏斗形部分15连接的管状颈部14。漏斗形部分15具有内导电涂层(未示出)，该内导电涂层与颈部接触并从阳极帽16延伸至颈部14。
荧光屏面板12包括观察表面18和通过玻璃粉21密封于漏斗形部分15的外围边缘或侧壁20。三色发光磷光体屏幕22支撑在荧光屏面板12的内表面上。如图2的剖视图所示，屏幕22是包括多个屏幕组成元素的线屏，屏幕组成元素包括红发射磷光体条R、绿发射磷光体条G和蓝发射磷光体条B，它们分别布置成三个一组，每一组包括三种颜色中的一种的磷光体光体线。R、G和B磷光体条在大致垂直于其内产生电子束的平面的方向上延伸。R、G和B磷光体条形成在内部中性密度过滤器40上。增强的内部中性密度过滤器40包括红颜料、蓝颜料、一种或多种表面活性剂和至少一种非颜料氧化物颗粒的混合物。
在增强的内部中性密度过滤器40之下形成的光吸收矩阵23将每条磷光体线分隔开。优选地由铝制成的薄导电层24(图1中示出)覆盖屏幕22，提供不仅将均匀的第一阳极电势施加于屏幕22上而且将磷光体元素发射的光反射到观察表面18上的装置。屏幕22和覆盖铝层24包括屏幕组件。
多孔色彩选择电极或荫罩25(如图1所示)通过传统的装置相对于屏幕22以预定间隔可拆卸地安装在荧光屏面板12内。
如图1中用虚线示意性地示出的电子枪26居中地安装在颈部14内，以沿着通过荫罩25直到屏幕22的会聚路径产生三个并列(inline)电子束28，即中心电子束和两侧或外部电子束。电子束28的并列方向基本上垂直于纸平面。
图1的CRT设计为与外部磁偏转轭铁一起使用，诸如所示的处于漏斗形部分至颈部连接处附近的轭铁30。当受到激励时，轭铁30使三个电子束28受到使得所述电子束在屏幕22上扫描水平的和垂直矩形光栅(raster)的磁场的影响。
屏幕22根据图3中示意性地表示的加工步骤制造。开始，通过优选地用苛性碱溶液洗涤荧光屏面板、在水中漂洗荧光屏面板、用缓冲氢氟酸蚀刻荧光屏面板并再次用水漂洗荧光屏面板，来清洁荧光屏面板12，如附图标记300所示，与已知现有技术一样。荧光屏面板12优选地由在波长450nm至650nm之间具有大约57％的标称玻璃透射率的玻璃(参考厚度10.16mm)制成。具有内部中性密度过滤器的玻璃的组合提供了期望的透射率和亮度对比度性能，同时避免了“晕圈”效应。
随后，使荧光屏面板12的内表面设置光吸收矩阵23，如附图标记302所示，优选地使用湿矩阵处理并且以1971年1月26日授予Mayaud的美国专利US3,558,310、2000年1月11日授予LaPeruta等人的美国专利US6,013,400或2000年3月14日授予Gorog等人的美国专利US6,037,086中所描述的方式设置。
光吸收矩阵23均匀地设在荧光屏面板12的内观察表面上。对于对角线尺寸大约为68cm(27英寸)并具有平面的荧光屏面板12，形成在光吸收矩阵23的层内的开口的宽度在大约0.075mm至大约0.25mm的范围内，并且不透明矩阵线的宽度在大约0.075mm至大约0.30mm的范围内。参考图4A，光吸收矩阵23限定出三组区域红色区域R、绿色区域G和蓝色区域B。
如图3中的附图标记304以及图4B所示，增强的内部中性密度过滤器40设在面板12的内表面上的光吸收矩阵23上。增强的内部中性密度过滤器40可从水性悬液提供，水性悬液可以包括蓝颜料、红颜料、一种或多种表面活性剂以及至少一种非颜料氧化物颗粒。
增强的内部中性密度过滤器的作用是提高屏幕的亮度对比度性能以及最小化CRT管的“晕圈”效应。为了减少来自CRT屏幕的磷光体发射的过度分散，包括增强的内部中性密度过滤器的颗粒应具有在大约30至大约140nm(毫微米)的范围内的平均颗粒尺寸。颗粒尺寸还有助于形成均匀的过滤器层，不存在可能导致CRT性能降低的不连续性。
增强的内部中性密度过滤器应包括重量百分比为大约4至大约12％的范围内的蓝颜料和红颜料的全部颜料重量百分比。全部颜料重量百分比应包括重量百分比为大约3.6至大约11.6％的范围内的蓝颜料和重量百分比为大约0.12至大约1.2％的范围内的红颜料。全部颜料含量的上述范围通过结合有适当透射率的玻璃的荧光屏面板将反射的环境光减少到期望水平。通过改变蓝颜料和红颜料的比率提供过滤器的期望光学响应。已经得到蓝颜料和红颜料的有效比率范围在大约9∶1至大约32∶1之间。更优选地，蓝颜料和红颜料的有效比率为大约95∶5。内部中性密度过滤器的厚度应在大约1-2微米的范围内。
蓝颜料，例如可以是铝酸钴颜料，诸如可通过商业手段从纽约帕特森市Daicolor-pope有限公司得到的CoAl2O3daipyroxide蓝颜料TM-3490E。另一种适合的蓝颜料例如可以包括能够通过商业手段从俄亥俄州辛辛那提市Shepherd Color公司得到的EX1041蓝颜料，以及其它颜料。
蓝颜料可以通过球磨研磨加工被研磨，在球磨研磨加工过程中颜料与水性悬液中的一种或多种表面活性剂一起散开。可以使用例如1/16英寸的ZrO2球对蓝颜料进行球磨研磨至少大约19小时，可高达大约72小时。可选择地，可以在该加工中使用1/32英寸的ZrO2球。优选地，蓝颜料可以球磨研磨大约62小时。在球磨研磨大约62小时之后，蓝颜料的平均颗粒尺寸为大约135nm(毫微米)。
红颜料，例如可以是氧化铁颜料，诸如可通过商业手段从纽约帕特森市Daicolor-pope有限公司得到的Fe2O3daipyroxide蓝颜料TM-3875。另一种适合的红颜料例如可以包括能够通过商业手段从伊利诺斯州Fairview Heights市Elementis Pigments公司得到的R2899红颜料，以及其它颜料。
红颜料可以通过球磨研磨加工被研磨，在球磨研磨加工过程中颜料与水性悬液中的一种或多种表面活性剂一起散开。可以使用例如1/16英寸的ZrO2球对红颜料进行球磨研磨至少大约15小时，可高达大约90小时。可选择地，可以在该加工中使用1/32英寸的ZrO2球。优选地，红颜料可以球磨研磨大约48小时。在球磨研磨大约48小时之后，蓝颜料的平均颗粒尺寸为大约90nm(毫微米)。
至少一种非颜料氧化物颗粒可以包括诸如例如二氧化硅、氧化铝或者它们的组合物等的材料。至少一种非颜料氧化物应具有与颜料尺寸相当的尺寸。优选地，至少一种非颜料氧化物颗粒的平均尺寸应小于大约30nm。更优选地，非颜料氧化物应具有范围在大约8毫微米内的平均颗粒尺寸。至少一种非颜料氧化物被认为能够增强过滤器层对荧光屏面板的附着以及增强玻璃基板的润湿。至少一种非颜料氧化物颗粒相对于全部颜料质量的重量百分比浓度为大约5％至10％。更优选地，至少一种非颜料氧化物颗粒相对于全部颜料质量的重量百分比浓度为大约7％。
内部中性密度过滤器还可以包括一种或多种表面活性剂，例如诸如可以任意地收纳水溶液中的电荷的有机物和聚合物混合物。表面活性剂可以包括阴离子、非离子、阳离子和/或两性材料。表面活性剂可用于各种功能，诸如提高水颜料(aqueous pigment)悬浮液中颜料的均一性，提高毫微米颗粒的稳定性，提高荧光屏面板的润湿，减少磷光体曝光时间以及其它功能。适当的表面活性剂的粒子包括各种聚合物分散剂，例如诸如DISPEX N-40V聚合物分散剂(可以通过商业手段从北卡罗来那州海波因特市的Ciba SpecialtyChemicals获得)，以及包括嵌段共聚物表面活性剂，诸如聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物系列(乙氧丙氧基共聚物)L-62，可以通过商业手段从新罕布什尔州纳舒厄市的Hampshire化学公司获得，以及羧甲基纤维素(CMC)，可以通过商业手段从中国的Yixing Tongda化学公司获得。表面活性剂能够单独加于每种颜料或者加于悬浮液中两种颜料的混合物。优选地，根据全部质量，表面活性剂的用量的重量百分比为大约0.7至大约1.2％。
为了在荧光屏面板12的内表面上的光吸收矩阵23上形成内部中性密度过滤器40，可以通过例如旋涂将用于形成增强的内部中性密度过滤器的水性悬液涂到荧光屏面板上。旋涂的内部中性密度过滤器40可以加热至在大约40℃至大约55℃的范围内的某一温度，以增强内部中性密度过滤器40对荧光屏面板12的附着。
参考图3中的附图标记306以及图4C，随后用绿色磷光体42沉屏(screen)荧光屏面板12并曝光大约23秒，蓝色磷光体44大约20秒，红色磷光体46大约23秒，优选使用以现有技术中已知的方式进行沉屏处理。沉屏处理例如在美国专利US3,313,643和US3,406,068中描述，从而将它们的内容结合入本说明书。用30psi的去离子水对这些板进行显影30秒。
通过使用这里描述的增强的内部中性密度过滤器，与其它内部中性密度过滤器相比，在恒定的曝光能量的情况下，磷光体线附着性得到提高。因此，与用于其它内部中性密度过滤器相比，显著地减少了磷光体曝光时间。在一个例子中，曝光时间较少49％。
磷光体附着至内部中性密度过滤器的附着性可进一步通过变更加工参数和/或改变显影参数得到提高。例如，被涂覆的荧光屏面板的内部中性密度过滤器可比标准的在磷光体涂至其上时未被涂覆的荧光屏面板使用更高的灰浆干燥温度，更低的显影压力和/或更短的显影时间。
如果需要，预涂层可在使磷光体沉屏之前施加在内部中性密度过滤器上。预涂层应形成内部中性密度过滤器上的界面，磷光体层能够进一步附着在该界面上。预涂层可以包括例如聚乙烯醇(PVA)以及功能化硅烷、硅烷醇和硅氧烷。
作为例子，制备用于内部中性密度过滤器的两种水颜料混合物。该水颜料混合物包括蓝颜料悬浮液、红颜料悬浮液、表面活性剂和二氧化硅悬浮液。第一水颜料混合物制备在2003年1月30日申请的序列号为10/354,308的美国专利申请(Attorney Docket PU030046)中详细地描述，这里为了比较的目的被使用。
通过将190克的水、8克的聚合物分散剂DISPEX N-40(可以通过商业手段从北卡罗来那州海波因特市的Ciba Specialty Chemicals获得)以及50克的TM-3480 Daipyroxide蓝颜料(可以通过商业手段从新泽西州帕特森市的Daicolor-pope有限公司获得)加入球磨机中来制备用于第一水颜料混合物的蓝颜料悬浮液。使用1/16英寸的氧化锆球对蓝颜料悬浮液进行球磨研磨66小时，以形成浓缩蓝颜料。经过球磨研磨之后，悬浮液中蓝颜料的平均颗粒尺寸是120nm。回收的蓝颜料悬浮液具有重量百分比大约为20％的固体溶质，用去离子水将其稀释为重量百分比大约为14％。
通过将190克的水、8克的聚合物分散剂DISPEXA-40(可以通过商业手段从北卡罗来那州海波因特市的Ciba Specialty Chemicals获得)以及50克的TM-3875 Daipyroxide红颜料(可以通过商业手段从新泽西州帕特森市的Daicolor-pope有限公司获得)加入球磨机中来制备用于第一水颜料混合物的红颜料悬浮液。使用1/16英寸的氧化锆球对红颜料悬浮液进行球磨研磨19小时，以形成浓缩红颜料。经过球磨研磨之后，悬浮液中红颜料的平均颗粒尺寸是85nm。回收的红颜料悬浮液具有重量百分比大约为20％的固体溶质，用去离子水将其稀释为重量百分比大约为10％。
第一水混合物中利用的二氧化硅悬浮液是SNOWTEX S(可以通过商业手段从日本东京的Nissan Chemical Industries获得)。二氧化硅悬浮液具有重量百分比大约为30％并且平均颗粒尺寸为7-9nm的固体溶质。
制备包括重量百分比为14％的611克蓝颜料悬浮液、重量百分比为10％的45克红颜料悬浮液、20.6克二氧化硅悬浮液、以及作为去离子水添加的剩余质量的1000克第一水颜料混合物。
根据该应用的教导，制备第二水颜料混合物。通过将190克的水、5克的聚合物分散剂DISPEX N-40(可以通过商业手段从北卡罗来那州海波因特市的Ciba Specialty Chemicals获得)以及50克的TM-3490E Daipyroxide蓝颜料(可以通过商业手段从新泽西州帕特森市的Daicolor-pope有限公司获得)加入球磨机中来制备用于第二水颜料混合物的蓝颜料悬浮液。使用1/16英寸的氧化锆球对蓝颜料悬浮液进行球磨研磨62小时，以形成第二浓缩蓝颜料。经过球磨研磨62小时之后，悬浮液中蓝颜料的平均颗粒尺寸大约为135nm。回收的蓝颜料悬浮液具有重量百分比大约为20％的固体溶质，用去离子水将其稀释为重量百分比大约为14％。
通过将190克的水、5克的聚合物分散剂DISPEXA-40(可以通过商业手段从北卡罗来那州海波因特市的Ciba Specialty Chemicals获得)以及50克的TM-3875 Daipyroxide红颜料(可以通过商业手段从新泽西州帕特森市的Daicolor-pope有限公司获得)加入球磨机中来制备用于第二水颜料混合物的红颜料悬浮液。使用1/16英寸的氧化锆球对红颜料悬浮液进行球磨研磨48小时，以形成浓缩红颜料。经过球磨研磨之后，悬浮液中红颜料的平均颗粒尺寸是90nm。回收的红颜料悬浮液具有重量百分比大约为20％的固体溶质，用去离子水将其稀释为重量百分比大约为10％。
第二水颜料混合物中利用的二氧化硅悬浮液是SNOWTEX S(可以通过商业手段从日本东京的Nissan Chemical Industries获得)。二氧化硅悬浮液具有重量百分比大约为30％并且平均颗粒尺寸为7-9nm的固体溶质。
制备包括重量百分比为14％的271.4克蓝颜料悬浮液、重量百分比为10％的20.0克红颜料悬浮液、9.3克二氧化硅悬浮液、以及作为去离子水添加的剩余质量的1000克第二水颜料混合物。
第一和第二水颜料悬浮液中的每一种混合大约10分钟，其后涂至玻璃面板，诸如以上参考图4B描述的荧光屏面板12，该玻璃面板在波长450nm至650nm之间具有大约57％的标称玻璃透射率(参考厚度10.16mm)。该面板具有与以上参考图4A描述的光吸收矩阵23类似的光吸收矩阵层。每个水颜料悬浮液以大约30℃的温度涂至荧光屏面板上，随后以大约80rmp的速度使被涂覆的面板旋转95°并旋转大约20秒。随后，将每个荧光屏面板加热至65℃并冷却至34℃。
第二水颜料悬浮液具有增强的颗粒与颗粒间的相互作用力以及与所使用的较低水平的表面活性剂的附着性。在这些例子中，与第一水颜料混合物相比，第二水颜料混合物中使用的表面活性剂的用量减少大约25％至大约50％。即使减少了表面活性剂，也获得了增强的颗粒与颗粒间的相互作用力。此外，表面活性剂的减少导致在恒定的曝光能量的情况下，磷光体附着至内部密度过滤器层的附着性得到显著地提高。因此，通过使用增强的内部中性密度过滤器可以减少磷光体的曝光时间。在这些例子中，曝光时间减少48％。
在下面的表1中总结出两种水颜料混合物的结果。
可选择地，可以通过调整涂覆参数来涂覆水颜料混合物，诸如例如，旋转速度和旋转过程中荧光屏面板的倾斜角。
前面说明了实施本发明的一些可能情况。在本发明范围和精神内的一些其它实施例也是可以的。因此，前面的描述仅认为是说明性的，而不作限制，本发明的范围由所附的权利要求以及它们等价物的全部范围给出。
本申请是2007年2月27日提出申请的序列号为10/375,416(Atty DocketPUO3OO55)的美国专利申请的部分延续，其全部内容在此结合作为参考。
权利要求
1.一种用作阴极射线管荧光屏组件上的增强的内部中性密度过滤器的水性悬液，包括至少两种颜料，其中所述至少两种颜料的浓度在重量百分比大约4至大约12％的范围内；一种或多种表面剂，以及至少一种非颜料氧化物颗粒。
2.如权利要求1所述的水性悬液，其中所述至少两种颜料包括蓝颜料和红颜料。
3.如权利要求2所述的水性悬液，其中所述蓝颜料与所述红颜料之比在大约9∶1至大约32∶1的范围内。
4.如权利要求2所述的水性悬液，其中所述蓝颜料包括铝酸钴。
5.如权利要求2所述的水性悬液，其中所述红颜料包括氧化铁。
6.如权利要求1所述的水性悬液，其中所述至少两种颜料的平均颗粒尺寸在大约30至大约100毫微米的范围内。
7.如权利要求1所述的水性悬液，其中根据全部质量，所述表面活性剂用量的重量％在大约0.70至大约1.2之间。
8.一种制造具有荧光屏组件的阴极射线管的方法，包括提供其上具有图案化的光吸收矩阵的荧光屏面板；以及将用作增强的内部中性密度过滤器的水性悬液施加在所述荧光屏面板上，其中所述水性悬液包括至少两种颜料、一种或多种表面活性剂和至少一种非颜料氧化物颗粒，其中所述至少两种颜料在全部液体悬浮液中的浓度为在重量百分比大约4至大约12％的范围内。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述至少两种颜料包括蓝颜料和红颜料。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述蓝颜料与所述红颜料之比在大约9∶1至大约32∶1的范围内。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述蓝颜料包括铝酸钴。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述红颜料包括氧化铁。
13.如权利要求8所述的方法，其中所述至少两种颜料的平均颗粒尺寸在大约30至大约100毫微米的范围内。
14.如权利要求8所述的方法，其中预涂层形成在增强的内部中性密度过滤器上。
15.如权利要求14所述的方法，其中预涂层包括从由聚乙烯醇、功能化硅烷、硅烷醇和硅氧烷组成的组中选出的材料。
16.一种具有荧光屏组件的阴极射线管，包括其上具有图案化的光吸收矩阵的荧光屏面板；以及增强的内部中性密度过滤器，其中所述增强的内部中性密度过滤器包括至少两种颜料、一种或多种表面活性剂和至少一种非颜料氧化物颗粒，其中所述至少两种颜料的浓度在重量百分比大约4至大约12％的范围内。
17.如权利要求16所述的阴极射线管，其中所述至少两种颜料包括蓝颜料和红颜料。
18.如权利要求17所述的阴极射线管，其中所述蓝颜料与所述红颜料之比在大约9∶1至大约32∶1的范围内。
19.如权利要求17所述的阴极射线管，其中所述蓝颜料包括铝酸钴。
20.如权利要求17所述的阴极射线管，其中所述红颜料包括氧化铁。
21.如权利要求16所述的阴极射线管，其中所述至少两种颜料的平均颗粒尺寸在大约30至大约140毫微米的范围内。
22.如权利要求16所述的阴极射线管，其中预涂层形成在增强的内部中性密度过滤器上。
23.如权利要求22所述的阴极射线管，其中所述预涂层包括从由聚乙烯醇、功能化硅烷、硅烷醇和硅氧烷组成的组中选出的材料。
全文摘要
一种混合物以及在阴极射线管(CRT)的荧光屏组件上形成增强的内部中性密度过滤器的方法。该荧光屏组件形成在该CRT管的玻璃荧光屏面板的内表面上。该荧光屏组件包括图案化的光吸收矩阵，该光吸收矩阵限定出对应于蓝区域、绿区域和红区域之一的三组区域。增强的内部中性密度过滤器形成在光吸收矩阵上。蓝、绿和红色磷光体的阵列对应于在光吸收矩阵内限定的蓝区域、绿区域和红区域之一形成在内部中性密度过滤器上。该增强的内部中性密度过滤器具有包括红颜料、蓝颜料、一种或多种表面活性剂和至少一种非颜料氧化物颗粒的混合物。根据过滤器中的全部质量，该增强的内部中性密度过滤器优选地具有大约0.7至1.2％重量百分比的表面活性剂。
文档编号H01J29/88GK101040363SQ200480044167
公开日2007年9月19日 申请日期2004年8月5日 优先权日2004年8月5日
发明者法扎德·帕萨波尔, 巴纳默西·V·S·冈特利, 史蒂文·A·科尔伯特, 布赖恩·T·柯林斯 申请人:汤姆森特许公司