专利名称：面板涂有防闪光、抗静电暗色涂层的阴极射线管制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及荧光屏面板表面涂有防闪光、抗静电暗色涂层的阴极射线管(CRT)的制造工艺，更具体地说，涉及这种涂料的配方。
在应用阴极射线管的多种场合，最好使面板的有效透光率达40％左右，一来以便提高管上显示图象的对比度，二来也使管上涂层抗静电。要达到这样的效果，除采用暗色玻璃板外，将CRT面板表面涂上暗色或中灰涂料是经济实惠的另一种可行方法。使中灰面板涂层具有防闪光或减小闪光的性能，这是本技术领域公知的技术，有关这方面，在例如1975年8月5日专利权授予Brown等人的美国专利3,898,509中有介绍。该专利含碳的小量墨汁加入到硅酸锂的水溶液中制成涂料溶液喷涂到CRT荧光屏面板外表面，从而使面板的总透光率从69％(无涂层)减小到42％，同时减小了闪光效应。降低透光率的效果是涂料配方中光衰减物质含量的函数。美国专利U.S.3,898,509采用的碳量小，不足以使涂层具防静电性能。
这里使用的“防闪光”或“减小闪光”一词是指减小环境光源反射图像的亮度和清晰度。环境光源造成的闪光妨碍观众观看阴极射线管面板上图象的过程，因而是观众最讨厌的。
令面板涂层具有抗静电性能，这也是本技术领域的公知技术，在例如1986年元月7日专利权授予Deal等人的美国专利U.S.4,563,612中有介绍。涂层抗静电的性能与涂有涂料的面板上静电电压的放电所需的时间有关。美国专利U.S.4,563,612将浓度起作用的无机金属化合物加入涂料组成物中，使涂层具有抗静电性能。为使涂层出现最终的电气、光学和物理性能、涂层需要经过温度至少为120℃、温度范围最好在150℃至300℃的烘焙工序。该专利也声称，知道有某些添加剂(例如碳)可以使硅酸盐涂层具有抗静电性能，然而要达到上述抗静电性能须加入的碳其浓度是如此之大，以致使管子的图象传输性能达到不能容许的程度。具备抗静电性能所需的碳浓度没有给出，但在173.5毫升的涂料溶液中采用0.26克碳(形成的碳总浓度为0.15wt％)的美国专利U.S.3,898,509并没有公开其涂层具有抗静电性能。
本发明要解决的问题是用价廉的材料提出一种防闪光、抗静电的暗色涂料的配方，以提供一种面板的有效透光率等于或小于40％、同时光泽值保持在50至70范围的阴极射线管。光泽是用光泽计测定与垂线成60度角的荧光屏面板表面光反射特性的测定值。光泽值在1至100的范围，它表示不为荧光屏面板外表面上的涂层所散射的反射光的百分率。
这里说明本发明制造荧光屏面板外表面涂有防闪光、抗静电暗色涂层的一种阴析射线管的制造工艺，该工艺的特征在于，它包括下列工序(a)制取基本上均相的原碳悬浮液，它含有等份重量的碳粒料和有机载液；(b)将足量的均相原碳悬浮液与聚硅酸锂的水溶液混合起来制成适宜涂敷到CRT面板上的悬浮成品。
现在参看附图更详细地说明本发明的内容。
附图中
图1是按本发明工艺制造的CRT的部分纵向剖视图；图2是图1所示阴极射线管面板的一部分沿2-2线截取的放大剖视图；图3是面板光透射率减小的百分率作为新型涂层悬浮液成品中均相原悬浮液浓度重量百分比的函数的关系曲线图；图4是四个荧光屏面板的光谱反射率作为波长的函数的关系曲线图，其中无涂层的对照物(1)、现有涂层组成物(2)和两个按本发明工艺制造的面板(3)和(4)，其所使用的新型涂层均相原悬浮和成分含量不同；
图5是面板涂层抗静电性能的曲线图，示出了本发明的涂层(A)与现有涂层(B)的电压随时间而衰减的情况。
图1所示的阴极射线管21，其玻壳的颈部23与锥部25形成一个整体。玻璃荧光屏面板27由经反玻璃化失透处理的玻璃烧结密封件29将其与锥部25连接起来。荧光屏面板27的内表面上涂有荧光材料制成的荧光屏层31。荧光屏层31上淀积有例如铝制成的反光金属膜33，其细节如图2中所示。荧光屏层31受到来自电子枪35的电子束的扫描时能产生可通过荧光屏面板27观测到的荧光图像。荧光屏面板27的外表面39涂有新型的防闪光、抗静电暗色涂层37，以防静电荷聚集，并提高图像通过面板27观看时的对比度。
本发明新型的防闪光、抗静电暗色涂层37，与1993年9月23日申请、转让给VIDEOCOLOR公司的意大利专利申请MI 93A002036中所述的面板涂层类似，不同之处在于，本新型涂层还具有抗静电的性能，而所述意大利专利申请中所述的现有涂层没有这种性能。此外，本新型涂层的配方，其原碳悬浮液的浓度更大，碳和有机物质的含量比在1∶1至1.2∶1的范围内，而现有原悬浮液或碳浆的碳/有机物质含量比为3∶1。喷涂到面板上形成现有减小闪光的中灰涂层的涂料组成物含5.5wt％的碳浆(0.24wt％的碳)至14.5wt％的碳浆(0.64wt％的碳)。此外，新型涂料的原碳悬浮液是均相的，因而意想不到的是，即使现有涂料组成物成品的碳含量在某些情况下等于或超过本发明的悬浮液成品，采用本发明原碳悬浮液制取的新型涂料，其抗静电性能还比现有的那些涂料优异。本发明用新型原碳悬浮液制备、有机物质对碳的比值大约1∶1的悬浮液成品，其均匀性和碳粒料的粒度在0.2～0.3微米范围与原碳悬浮液相同。我们认为，本发明涂料之所以具抗静电性能是由于悬浮液成品和面板涂层中保持采用小粒度的碳料所致。相反，我们发现，现有碳含量等于或高于本发明的涂料，碳粒料在涂层成品中结块，达1.4至1.5微米的粒度。我们认为，碳粒料的这种结块是造成现有涂层缺乏抗静电性能的原因。
本发明的涂料是通过事先小心地清理密封和抽真空的阴极射线管21荧光屏面板27的外表面39涂到表面39上的。表面39的清理可以采用任何周知的不会刮伤荧光屏面板表面的擦洗和冲洗法。以清除脏物、纤丝、油污、渣块等，最好用市面出售的擦洗剂擦洗表面，再用水冲洗表面。接着，用2～8wt％的二氟化铵溶液擦洗，对表面进行腐蚀，再用去矿质水(即去离子水)进行冲洗，然后用空气帘进行干燥，以防表面留下水迹。接着，将荧光屏面板在大约30～80℃下在烘炉中或用其它适当的装置加热，并除上悬浮液成品。悬浮液成品由聚硅酸锂和均相原碳悬浮液组成，原碳悬浮液以重量计由等份的碳粒料和有机物质组成，此外还含有碱溶液和适量的胶体二氧化硅，使得出的面板涂层具有一定的机械强度。聚硅酸锂是用经锂稳定化的硅溶胶，其中SiO2/Li2O的比值在4∶1至25∶1之间。这种硅溶胶基本上不含阴离子，但羟基除外。经锂稳定化的硅溶胶本质上与硅酸锂溶液不同，后者是溶解在溶剂中的化合物，不是溶胶。接着，进行加热时，锂溶胶涂层干涸，形成硅酸锂涂层。新型的悬浮液成品可以用任何传统的方法(例如喷涂法)涂上一层或若干层。涂层在空气中干燥，然后升温，使其温度比环境温度(约22℃)高15至60℃。接着用50℃～60℃的温水清洗涂层，历时约15～60秒。涂层小心地在空气中干燥，避免纤丝或其它外来粒子沉积在涂层上。
这种新型的涂料具有抗静电性能，就是说，接地时，当阴极射线管正常工作时，涂层不储存静电荷。这种新型的涂料还具有防闪光或减小闪光的性能。就是说，涂层对反射光起散射作用。此外，加入涂层中起抗静电作用的碳还使涂层变黑，提高了图像的对比度。
实例1用任何周知的擦洗和冲洗法清洗抽过真空的CRT21荧光屏面板27的外表面39，然后用5wt％的二氟化铵溶液稍加腐蚀，再用去离子水冲洗。接着，在30至80℃范围的温度下加热显像管的荧光屏面板27，再将新型液体涂料组成物或悬浮液成品喷涂到温暖的玻璃表面上。要制备悬浮液成品必须首先制取由下列成分组成的原碳悬浮液6wt％的表面活性剂，例如Brij 35 SP，这种表面活性剂可从美国特拉州威尔明顿市ICI America公司购得；24wt％的表面活性剂，例如Marasperse CBA-1或CBOS-3，可从美国康涅狄格州格林威治市Ligno Tech购得；1.5wt％的碱溶液，例如以重量计30％的氢氧化铵溶液；36wt％的碳，例如BP-1300，可从美国麻省沃尔瑟姆市Cabot公司购得；7.5wt％的胶体二氧化硅，例如Ludox，AM，以提高耐磨性，可从美国特拉华州威明尔顿市E.I.杜邦公司购得；其余为去矿质(去离子)水。
原碳悬浮液用工作压力为7030公斤/平方厘米(10,000磅/平方英寸)的15M型均化器混合，该均化器可从美国麻省埃弗里特市的Gaulin公司购得。这种均化器可以将表面活性剂和分散剂组成的有机成分与粒度为0.2至0.3微料的碳粒料以1∶1至1.2∶1范围的碳/有机物比值进行混合。出乎意料之外，当小量原碳悬液与硅酸锂48及水混合制成悬浮液成品时，均相原碳悬浮液保持碳粒料的小粒度在0.2至0.3微米的范围。上述意大利专利申请的碳/有机物比值为3∶1，但现有的涂层由于碳粒料结块，从其在原碳浆液中0.2至0.3微米的原粒度结块到其在涂层成品组成物1.4至1.5微米的粒度，因而没有足够的抗静电性能。
本发明的悬浮液成品是将1.24wt％的均相原碳悬浮与2.2wt％的聚硅酸锂48(美国特拉华州威尔明顿市E.I.杜邦公司出品)和其余的去离子水混合制成的。这种悬浮液成品含0.45wt％的碳，喷涂到荧光屏面板上后形成的涂层使荧光层面板的透光率在70光泽值下减小27％。
实例2另一种悬浮液成品由以下份量的成分混合制成1wt％的均相原碳悬浮液，2.2wt％的聚硅酸锂48，其余为去离子水。这种悬浮液成品含0.36wt％的碳，经喷涂到荧光屏面板上后形成的涂层使荧光屏面板，其透光率在70光泽值下减小19％。
上述配方的光泽值可以通过增加或减少喷涂到荧光屏面板上的悬浮液成品量加以改变。举例说，可以增加实例2中所述配方喷涂到面板上的喷涂量从而使光泽值达56。增加喷涂量可以通过增加喷涂次数或增加每次喷涂时悬浮液成品的用量达到。
图3是原悬浮液浓度在0.5wt％至1.5wt％的范围时，光泽值70时面板透光率下降百分比作为涂层成品组成物中均相原碳分散剂浓度的函数关系曲线图。
图4的曲线组示出了有涂层和无涂层的荧光屏面板的光谱反射率。光谱反射率是用测角反射仪测出的在13.5度入射角下的表面反射率。作为对照物的无涂层面板其反射率用曲线1表示。涂有按意大利专申请M193A002036的教导制取的、碳/有机物比为3∶1的防闪光暗色涂层的荧光屏面板，其反射率用曲线2表示。曲线3和曲线4是按本发明绘制的，碳/有机物比值在1∶1至1.2∶1的范围。曲线3和曲线4的区别仅在于悬浮液成品中原碳分散剂的浓度。曲线3的原碳悬浮液的浓度为0.5wt％，悬浮液成品的碳含量为0.18wt％；而曲线4的原碳悬浮液浓度为0.7wt％，悬浮液成品的碳含量为0.25wt％从图4可以看出，本发明新涂料的曲线3和曲线4，它们的频谱反射率都比现有涂料的曲线2低。从这一点可以得出结论本发明均相的原碳悬浮液，其有机物质的浓度较高，因而光谱反射率比现行有机构物质浓度较低的配方优异。
新型涂料抗静电性能的定量是通过测定随加到CRT上屏电压的下降而变化的放电时间进行的。开始时，往CRT加上30千伏的电压。均相原碳悬浮液中碳/有机物比值在1∶1至1.2∶1范围的新型涂层能在25至32千伏范围内在大约20至25秒的时间内连续将荧光屏上的静电压放电。新型涂料和如上述待审批的意大利专利申请所述的那种碳/有机物质比值为3∶1的现有涂料，两者的电气性能用荷兰LochemSIMCO公司出品的SIMCOTM静电衰减仪在20到25℃温度范围内和50±5％的相对湿度下测定。如图5中所示，30千伏的电压加到阴极射线管上时，以曲线A表示的本发明新型涂料在25秒内就全部放电完毕，而以曲线B表示、按上述意大利专利申请的配方制备的现行涂料则需要600至700秒的放电时间(图中只示出头150秒的放电时间)。抗静电试验的结果表明，本发明的涂料抗静电性能良好，而同一碳含量的现有涂料没有显示出任何抗静电性能。这个意想不到的结果相信是由于本发明的涂料能防止碳粒料在悬浮液成品和得出的面板涂层中结块所致。本发明涂料良好的抗静电性能，在涂上去的悬浮液成品能使透光率降低至少25％时(即原碳分散剂浓度约为1.17wt％＜0.42wt％的碳＞)，能最大限度地发挥作用。本发明的涂料涂上去后在70光泽下能降低的面板透光率高达40％而不致对荧光粉的彩色坐标产生不好的影响。光泽值降低到50时，可以使面板的透光率降低55％左右。表1至表3示出了涂上本发明涂料的三个面板的光学性能和彩色坐标。本试验是将表1和表2所示的两个面板涂上涂料后使其达到70的光泽值，第三个面板则涂上涂料后使其达到56的光泽值。各CRT都用分光辐射光谱仪测定出其管面反射率或TFR，用该光谱仪将受测试CRT的反射性光谱与校准标准相比较。
表1光学性能无涂层 有涂层 Δ％玻璃透光率 51.2 37.4 -27光泽 70管面反射率 0.1210.07 -42彩色坐标红x 0.6320.633y 0.3470.348绿x 0.2840 284
y0.605 0.608蓝x0.149 0.149y0.071 0.072表2光学性能 无涂层 有涂层 Δ％玻璃透光率 45.7 37 -19光泽 70管面反射率 0.093 0.061-34彩色坐标红x0.634 0.636y0.338 0.338绿x0.285 0.289y0.592 0.59蓝x0.152 0.151y0.063 0.064表3光学性能 无涂层 有涂层 Δ％玻璃透光率 45.7 28.8 -37光泽 56管面反射率 0.097 0.054-44彩色坐标红x0.644 0.644y0.03370.336绿x0.291 0.296y0.603 0.604蓝x0.151 0.151
y 0.063 0.065从表1至表3可以清楚看到三个试样中各测定值的变化情况。这些试验表明，新型的涂料配方对玻璃透光率的降低作用非常显著，同时保持CRT的彩色逼真度。本发明的涂料比购买价昂的低透光率玻璃具有这样的好处，即涂料只有在阴极射线管制成并试验合格之后才将其涂到管面上从而因只涂敷那些合乎全部制造技术规范的阴极射线管而省钱。此外，从图1和表3可以看出，在含碳量相当低的情况下可以达到抗静电性能，因而不致使CRT的图像传输特性变坏。
权利要求
1.CRT(阴极射线管)荧光屏面板(27)的外表面(39)涂有防闪光、抗静电暗色涂层(37)的CRT(21)的制造工艺，其特征在于，该工艺包括下列工序制取以重量计含有基本上等份的碳料粒和有机载液的基本上均相的原碳悬浮液；将足量的所述均相原碳悬浮液与聚硅酸锂的水溶液混合起来制成适宜涂敷到所述面板上的悬浮液成品。
2.CRT荧光屏面板(27)的外表面(39)涂有防闪光、抗静电暗色涂层(37)的CRT(21)的制造工艺，其特征在于，该于艺包括下列工序制取以重量计含有基本上等份的碳粒料和有机载液的基本上均相的原碳悬浮液；将0.6至1.4wt％之间的所述均相原悬浮液与大约2.2wt％的聚硅酸锂和组成其余成分的去离子水混合制成适宜涂敷到所述面板上的悬浮液成品。
3.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述原碳悬浮液还包括碱溶液、适量的胶体二氧化硅和去离子水。
4.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述有机载液主要由分散剂和表面活性剂组成。
5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述分散剂与所述表面活性剂的重量比约为4∶1。
6.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述原碳悬浮液中和所述悬浮液成品中的所述碳粒料的粒度基本上相同。
7.如权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述原碳悬浮液中和所述悬浮液成品中的所述碳粒料的粒度在0.2至0.3微米的范围。
8.按权利要求1或2制造的阴极射线管(21)，其特征在于，所述荧光屏面板(27)的透光率减小19％至37％左右，光泽值在56至70的范围内。
全文摘要
介绍了荧光屏面板(27)的外表面(39)涂有防闪光、抗静电暗色涂层(37)的阴极射线管(21)的制造工艺，其特征在于，它包括下列工序(a)制取以重量计含基本上等分的碳粒料和有机载液的基本上均相的原碳悬浮液；(b)将足量的均相原碳悬浮液与聚硅酸锂的水溶液混合起来制成适宜涂敷到CRT面板上的悬浮液成品。
文档编号H01J29/88GK1148257SQ9611150
公开日1997年4月23日 申请日期1996年8月9日 优先权日1995年8月9日
发明者G·马农, G·曼西奥科, P·辛昆纳 申请人:录象色彩股份公司