JP2004193137A - アンチグレア、耐静電気、ダークフェースプレートコーティング陰極線管の製造方法 - Google Patents

アンチグレア、耐静電気、ダークフェースプレートコーティング陰極線管の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 外表面(39)にアンチグレア、耐静電気、ダークコーティング(37)を有するフェースプレートパネル(27)よりなる陰極線管(21)を製造する方法を提供することが課題である。
【解決手段】 炭素粒子と有機ビヒクルとを実質的に等しい重量割合で含有する実質的に均質な初期炭素ディスパージョンを形成し;十分な量の上記均質初期炭素ディスパージョンをリチウムポリシリケートの水溶液とコンバインさせてCRT(21)のパネル(27)に施すのに適した最終的ディスパージョンを形成する各段階を特徴とする方法である。
【選択図】 図1

Description

本発明は、そのフェースプレートパネルの外表面にアンチグレア、耐静電気、ダークコーティングが施された陰極線管(CRT)の製造方法に係り、特にそのようなコーティングの製剤に関する。
多くの適用において、陰極線管上に表示される画像のコントラストを向上させ又陰極線管上の耐静電気コーティングを提供するために略40%の有効フェースプレート透過率を有することが望まれている。CRTフェースプレートパネルの外表面上のダーク又はニュートラルデンシティコーティングは、そのような結果を得るための、ダークガラスフェースプレートに代わる価格的に効果的な代替方法である。アンチグレア又はグレア低減の特性をニュートラルデンシティフェースプレートコーティングに組み入れることは周知の技術であり、例えばブラウン他に1975年8月5日に与えられた米国特許第3,898,509号に記述されている。この特許では、小量の炭素を含むインドインクが水性ケイ酸リチウム溶液に添加され、コーティング溶液が形成され、それはCRTフェースプレートパネルの外表面にスプレーされ、もってグレア低減を提供しながらフェースプレートの全体の透過率を69%(コーティングされていない状態)から42%に減少する。光透過率低減の有効度はコーティング組成物における光減衰材の量の関数である。米国特許第3,898,509号で使用される小量の炭素はコーティングに耐静電気性を提供するには不十分である。
「アンチグレア」又は「グレア低減」という用語は、ここでは、周囲光源の反射画像の明るさ及び解像度の低減を称する。周囲光源からの光のグレアは陰極管フェースプレート上の画像を見る際に影響を与え、見る人には邪魔になる。
耐静電気性をフェースプレートコーティングに組み入れることは周知であり、例えば1986年6月7日にディール他に与えられた米国特許第4,563,612号に記述されている。コーティングの耐静電気性は、コーティングされたフェースプレート上の静電電圧の放電に要される経過時間に関する。米国特許第4,563,612号では、耐静電気特性をコーティングに付与するために無機金属化合物の効果濃度(operative concentration)がコーティング組成物に導入される。コーティングの最終的な電気的、光学的及び物理特性を実現されるために少なくとも120°C及び望ましくは150°乃至300°Cの範囲の温度における焼き付け段階が必要とされる。この特許は又、炭素等のいくらかの添加材が耐静電気特性を付与するものとして知られていることを述べている。しかしながら、耐静電気特性を得るためにあまりにも高濃度の炭素を添加することによって陰極線管の画像透過特性が許容出来ない範囲迄に低下してしまう。耐静電気特性を得るために要される炭素の濃度は与えられていないが、173.5mlのコーティング溶液中に0.26gの炭素を使用する(0.15重量%の合計炭素濃度をもたらす)米国特許第3,898,509号は、耐静電気特性を有することは開示されていない。
本発明が解決しようとする課題は、低価格の材料を使用してアンチグレア、耐静電気、ダークコーティングを製剤し、50乃至70の範囲の光沢を維持しながら40%又はそれ未満の有効フェースプレート透過率を有する陰極線管を提供することである。光沢は、光沢計を使用した、垂直から60°のフェースプレートパネルの表面反射率の測定値である。光沢値の範囲は1乃至100であり、フェースプレートパネルの外表面上のコーティングによって散乱されずに反射される光のパーセンテージを示す。
本発明によれば、アンチグレア、耐静電気、ダークコーティングを有する外表面を有するフェースプレートパネルを含む陰極線管の製造方法を述べる。この方法は、(a)重量的に実質的に等しい割合の炭素粒子及び有機ビヒクルを含有する実質的に均質な初期炭素ディスパージョン(dispersion)を形成し、(b)十分な量の均質初期炭素ディスパージョンをリチウムポリシリケート(lithium polysilicate)の水溶液とコンバインさせてCRTのフェースプレートへの適用に適した最終的ディスパージョンを形成する各段階を特徴とする。
本発明による新規なコーティング製剤が、CRTの色忠実度を維持しながらガラス透過率のかなりの低減を提供する。高価な低透過率ガラスを購入することにまさる本発明のコーティングはコーティングが陰極線管が製造され試験されるまでに施こされる必要がなく、もって全ての製造仕様を満たす陰極線管にコーティングすることによって費用の削減が可能であることである。更に本発明によれば、耐静電気性能が十分に低い炭素レベルで達成され得、もってCRTの画像透過特性が低下しない。
図面と共に本発明を更に詳細に説明する。図1に示された陰極線管21は、漏斗部25と一体の、真空排気されたガラスエンベロープのネック部23を含む。ガラスフェースプレートパネル27はデビトリファイドガラスフリットシール(devitrified glass frit seal)29によって漏斗部25に接続されている。蛍光体材料の発光スクリーン31がフェースプレートパネル27の内表面に施こされる。例えばアルミニウム製の光反射金属膜33が、図2に詳細を示すごとくに発光スクリーン31上にデポジットされる。電子銃35からの電子ビームによって走査されると、発光スクリーン31はフェースプレートパネル27を通して視ることが出来る発光画像を形成し得る。新規なアンチグレア、耐静電気、ダークコーティング37がフェースプレートパネル27の外表面に施こされ、もって静電電荷の蓄積が防止され、パネル27を通して視た際の画像のコントラストが改善される。
本発明の新規なアンチグレア、耐静電気、ダークコーティング37は、1993年9月23日出願されたイタリア特許出願第MI 93A002036号に記載され、VIDEOCOLOR,S.p.A.に譲渡されたグレア低減、ダーク、又はニュートラルデンシティ、フェースプレートコーティングと同様である。しかしながらこの新規なコーティングは耐静電気特性をも有するが、イタリア特許出願に記載された従来技術のコーティングはそれを有しないことで異なる。更に、本発明の新規なコーティングはより濃縮された、1:1乃至1.2:1の範囲内の比で炭素と有機材とを含有する初期炭素ディスパージョンを有するように製剤されるが、従来技術の初期ディスパージョン又は炭素スラリーの炭素の有機材に対する比は3:1である。フェースプレート上にスプレーされもって従来技術のグレア低減、ニュートラルデンシティコーティングを形成するコーティング組成物は、5.5重量%の炭素スラリー(0.24重量%炭素)乃至14.5重量%の炭素スラリー(0.64重量%炭素)を含有する。更に、この新規なコーティングの初期炭素ディスパージョンは均質であるため、たとえ従来技術の最終的コーティング組成物の炭素含有量が例えば本発明の最終的ディスパージョンのものと等しいか或いはそれを超えるとしても、本発明の初期炭素ディスパージョンを使用して製造されたこの新規なコーティングは従来技術のコーティングと比べて驚くほどの耐静電気特性を有する。新規は初期炭素ディスパージョンを使用して有機材と炭素との比が略1:1で調製された本発明の最終的ディスパージョンは、初期炭素ディスパージョンでそうであるように、同じ均質性と2乃至3μmの範囲の炭素粒子とを有する。最終的ディスパージョンにおいて及びフェースプレートコーティングにおいて小さい粒子サイズを維持することが本発明のコーティングの耐静電気特性を実現すると思われる。逆に同じか或いは高い炭素含有量を有する従来技術のコーティングでは、最終的コーティング組成物において炭素粒子がかたまって略1.4乃至1.5μmのサイズとなることが見いだされた。この炭素粒子がかたまりになることは、従来技術のコーティングにおいて耐静電気特性を無くすように作用するように思われる。
本発明のコーティングは、埃、リント、油、薄皮等を取り除くために使用される、フェースプレートパネルの表面を傷つけることがないような周知の洗浄方法によって注意深くその表面39をクリーニングすることによって、シールされ真空排気された陰極管21のフェースプレートパネル27の外表面39に施こされる。その表面を市販の洗浄化合物で洗浄し、その後表面を水で洗い流すことが好ましい。この表面は、次に、2乃至8重量%のアンモニウムバイフルオライド(ammonium bifluoride)溶液で拭くことによってその表面をエッチングし、次に純水、即ち脱イオン水ですすぎ、ウォーターマークを防止するためにエアーカーテンで乾燥させる。フェースプレートパネルは次にオーブン内で或いは他の適当な手段にて略30乃至80°の範囲に加熱され、そしてリチウムポリシリケートよりなる最終的ディスパージョン、並びに重量的に等しい割合の炭素粒子と有機材とを含み更に基礎液及び結果的に得られるフェースプレートコーティングの機械的強度を提供するための適当な量のコロイド状シリカを含む均質初期炭素ディスパージョンでコーティングされる。リチウムポリシリケートは、SiO2 とLi2 Oとの比が略4:1乃至略25:1の間にあるリチウム安定シリカゾルである。このゾルは実質的にヒドリキシル以外の陰イオンが無い。このリチウム安定シリカゾルは、実質的に、溶媒に解ける化合物でありゾルではないケイ酸リチウム溶液とは異なる。引き続いて加熱され、もってリチウムゾルコーティングは乾燥してケイ酸リチウムコーティングを形成する。この新規な最終的ディスパージョンは従来の方法によって一又はいくつかの層で、例えばスプレーによって施こされ得る。このコーティングは気中で乾燥され、そしてその温度を周囲温度(略22°C)より15乃至60°C高くするように加熱する。このコーティングは次に略15乃至60秒間、50乃至60°Cの暖水で洗浄される。このコーティングは、リント又は他の異物の付着を防止するために注意深く気中で乾燥される。
この新規なコーティングは耐静電気特性を有し、即ち、陰極線管が正常に動作している際に接地された際、このコーティングは静電電荷を蓄積しない。この新規なコーティングは又アンチグレア又はグレア低減特性を有する。即ち、このコーティングは反射光を散乱する。更に耐静電気特性を達成するために炭素が添加されたコーティングは又、コーティングを暗くして画像コントラストを改善する。
例1
真空排気されたCRT21のフェースプレートパネル27の外表面39は周知の洗浄方法でクリーニングされ、次に5重量%のアンモニウムバイフルオライド溶液で軽くエッチングされ、脱イオン水ですすがれる。次に陰極線管のフェースプレートパネル27は30乃至80°Cの範囲内で加熱され、新規な液体コーティング組成物又は最終的ディスパージョンが暖かいガラス表面にスプレーされる。この最終的ディスパージョンはまず初期炭素ディスパージョンを形成し、この初期炭素ディスパージョンは
米国、DE、ウィルミングトン、ICIアメリカ社から得られるBrij 35 SP等の6重量%サルファクタント、
米国、CT、グリーンウィッチ、リグノ技術から得られるマラスパースCBA−1又はCBOS−3等の24重量%の分散剤、
重量で30%の水酸化アンモニウム等の1.5重量%の基礎液、
米国、MA、ウォールサム、キャボット社から得られるBP−1300等の36重量%の炭素、
米国、DE、ウィルミングトン、E.I.デュポント社から得られる、高い耐磨耗性を提供するラドックス、AM等の7.5重量%のコロイド状シリカ、及び平衡純水(脱イオン水)よりなる。
この初期炭素ディスパージョンは、米国、MA、エベレット、ガウリン社から得られる、7030kg cm-2(10、000psi)で動作されるモデル15Mホモジェナイザーを使用して混合される。このホモジェナイザーはサルファクタントを分散剤とよりなる有機成分と、0.2乃至0.3μmの粒子サイズの炭素粒子とを、炭素の有機物に対する比が1:1乃至1.2:1の範囲で混合することが可能である。驚くべきことにこの均質初期炭素ディスパージョンは、小量の初期炭素ディスパージョンがケイ酸リチウム48及び水と混合され最終的ディスパージョンを形成する際に、炭素粒子の小粒子サイズを0.2乃至0.3μmの範囲以内保持する。上記イタリア特許出願の炭素と有機物との比は3:1であったが、炭素粒子がかたまって、初期炭素スラリーにおける0.2乃至0.3μmの最初のサイズから最終的コーティング組成物における1.4乃至1.5μmのサイズとなるため、従来技術のコーティングは十分な耐静電気特性を有さない。
本発明の最終的ディスパージョンは1.24重量%の均質初期炭素ディスパージョンを、米国、DE、ウィリングトン、E.I.デュポント社によって製造される2.2重量%の(リチウム)ポリシリケート48及び平衡脱イオン水を混合することによって形成される。0.45重量%を含有するこの最終的ディスパージョンがフェースプレートパネルにスプレーされ、光沢70で透過率27%低減を提供するコーティングを形成する。
例2
他の最終的ディスパージョンは1重量%の均質初期炭素ディスパージョンに2.2重量%の(リチウム)ポリシキケート48及び平衡脱イオン水を混合するこのによって形成される。0.36重量%の炭素を含有するこの最終的ディスパージョンはフェースプレートパネルにスプレーされ、光沢70で透過率19%低減を提供するコーティングを形成する。
上記製剤の光沢値はフェースプレートにスプレーされる最終的ディスパージョンの量の増加又は減少によって変化し得る。例えば、例2で述べた増加された量の製剤をパネルにスプレーして56の光沢を得ることが出来る。この量の増加は、スプレー処理を多回数おこなうことによって、或いは各スプレー処理における最終的ディスパージョンの量を増加させることによって達成され得る。
図3は、最終的コーティング組成物における均質初期炭素ディスパージョンの濃度の関数としての、0.5重量%乃至1.5重量%の範囲の初期ディスパージョン濃度に関する、光沢70における、フェースプレート透過のパーセント減少量のグラフである。
コーティングしたフェースプレートパネル及びコーティングしないフェースプレートパネルの分光反射率を曲線群として図4に示す。分光反射率はゴニオレフレクトメーターを使用した13.5度の傾斜角度での表面反射率の測定値である。基準を示すコーティング無しのフェースプレートパネルは曲線1として識別される。炭素と有機物との比が3:1の、イタリア特許出願MI93A002036の教示によって製造されたアンチグレア、ダークコーティングを有するパネルは曲線2として識別される。曲線3、4は本発明によって製造され、1:1乃至1.2:1の範囲以内の炭素対有機物の比を有する。曲線3、4は、最終的ディスパージョンにおける初期炭素ディスパージョンの濃度が互いに異なるだけである。曲線3において、初期炭素ディスパージョンの濃度は0.5重量%であり、0.25重量%より低い率の炭素を含有する最終ディスパージョンを提供し、他方曲線4において、初期炭素ディスパージョンの濃度は0.7重量%であり、0.25重量%の炭素含有量を有する最終ディスパージョンを提供する。図4から、曲線3、4の本発明の新規なコーティングは、曲線2の従来のコーティングに比してより低い分光反射率を有することが分かる。ここから、より高い有機材の濃度を有する本発明の均質初期炭素ディスパージョンは、より低い有機材濃度を有する従来の製剤に比して優れた分光反射率性能を提供することが分かる。
この新規なコーティングの耐静電気特性は、CRTに印加されるスクリーン電圧の減少の関数としての経過放電時間の測定技術によって測定された。最初に30kVがCRTに印加される。初期均質炭素ディスパージョンにおいて1:1乃至1.2:1の範囲以内の炭素の有機物に対する比を有するこの新規なコーティングは、25乃至32kVの範囲内のスクリーン上の静電電圧を略20乃至25秒間で連続的に放電することが出来る。この新規なコーティング及び審査中のイタリア特許出願に記載された3:1の炭素の有機物に対する比を有する従来のコーティングの電気的特性は、20乃至25°Cの範囲内の温度及び50±5%相対湿度において、オランダ、B.V.ロッチェム、シムコから得られるSIMCOTM静電気減衰計を使用して測定された。図5に示すごとく、陰極線管に30kVが印加され、曲線Aとして識別される本発明の新規なコーティングは25秒以内で完全に放電した。これに対してイタリア特許出願の製剤によって製造された曲線Bとして識別された従来技術のコーティングは放電に600乃至700秒を要した(放電期間のうち最初の150秒のみが図示されている)。この耐静電気試験の結果、本発明のコーティング方法が良好な耐静電気特性を有することが示され、他方略同じ炭素含有量を有する従来技術のコーティングは耐静電気特性を示さなかった。この驚くべき結果は、最終的ディスパージョン及び結果的に得られるフェースプレートコーティングにおける炭素粒子がかたまりになることを防止すると思われる本発明のコーティングに帰するものと思われる。最終的ディスパージョンが少なくとも25%の透過率の低減を提供するように、即ち略1.17重量%の初期炭素ディスパージョン濃度(0.42重量%炭素)で施こされる際に本発明のコーティングのこの良好な耐静電気性能は最適化される。本発明のコーティングは、光沢70で、蛍光体のカラーコーディネートに悪影響を与えることなく、40%ぐらいのフェースプレート透過率の低減を達成するように施こされ得る。光沢値を50に減少させることによってフェースプレートの透過率は略55%低下する。表1乃至3は本発明によってコーティングされた3個のフェースプレートに関する光学的特性及びカラーコーディネートを示す。このテストでは、表1、2で識別された二つのフェースプレートは光沢70を得るようにコーティングされ、第3のフェースプレートは光沢56を得るようにコーティングされている。CRTの各々は、校正標準を使用したテストでCRTの反射スペクトルを比較するスペクトロラジオメータを使用してチューブフェースレフレクティビティ(TFR)に関して測定された。
Figure 2004193137
Figure 2004193137
Figure 2004193137
3個のサンプルの測定パラメタの相違は表1乃至3から明白であるが、このテストによって、この新規なコーティング製剤が、CRTの色忠実度を維持しながらガラス透過率のかなりの低減を提供することが分かる。高価な低透過率ガラスを購入することにまさる本発明のコーティングはコーティングが陰極線管が製造され試験されるまでに施こされる必要がなく、もって全ての製造仕様を満たす陰極線管にコーティングすることによって費用の削減が可能であることである。更に表1、3は、耐静電気性能が十分に低い炭素レベルで達成され得、もってCRTの画像透過特性が低下しないことが示されている。
本発明の方法によって製造されたCRT部分分解側面図である。 図1に示された陰極線管のフェースプレートの一部分を2−2線に沿って見た拡大断面図である。 新規なコーティングの最終的ディスパージョンにおける均一初期ディスパージョンの重量%濃度の関数としてのフェースプレート透過率のパーセント減少量を示すグラフである。 コーティング無し制御(1)、従来技術コーティング組成物(2)、本発明方法によって、新規なコーティングの二つの異なる組成レベルの均質初期ディスパージョンを使用して製造された二枚のパネル(3)、(4)を含む、4つのフェースプレートパネルに関する波長の関数としてのパーセント分光反射率のグラフである。 本発明コーティング(A)と従来技術コーティング(B)とに関する時間の関数としての電圧減衰を示すフェースプレートコーティングの耐静電気特性のグラフである。
符号の説明
21 CRT(陰極線管)
27 CRTフェースプレートパネル
37 アンチグレア、耐静電気ダークコーティング
39 CRTフェースプレートパネルの外表面

Claims (5)

  1. 陰極線管フェースプレートパネルの外表面にアンチグレア、耐静電気性ダークコーティングを有するCRTの製造方法であって、
    炭素粒子と有機ビヒクルとを等しい重量割合で含有する均質な初期炭素ディスパージョンを形成し;
    0.6乃至1.4重量%の上記炭素粒子の濃度を有する上記均質初期炭素ディスパージョンとリチウムポリシリケートの水溶液と水とを組み合わせて最終的ディスパージョンを形成する各段階よりなり、上記リチウムポリシリケートの水溶液は上記炭素粒子の濃度を1.6:1乃至3.6:1の割合で上回るリチウムポリシリケートの濃度を有し、上記初期炭素ディスパージョン及び上記最終的ディスパージョンにおける上記炭素粒子の粒径は0.2乃至0.3μmの範囲にあり、
    更に上記最終的ディスパージョンを上記フェースプレートに塗布して上記コーティングを形成する段階よりなることを特徴とする方法。
  2. CRTフェースプレートパネルの外表面にアンチグレア、耐静電気性ダークコーティングを有するCRTの製造方法であって、
    炭素粒子と有機ビヒクルとを等しい重量割合で含有する均質な初期炭素ディスパージョンを形成し;
    0.6乃至1.4重量%の上記炭素粒子を有する上記均質初期炭素ディスパージョンと2.2重量%のリチウムポリシリケートを有するリチウムポリシリケートの水溶液と水とを組み合わせる各段階よりなり、適当な分量の上記均質初期炭素ディスパージョン、上記リチウムポリシリケートの水溶液及び水が混合されて0.22乃至0.50重量%の上記炭素粒子よりなる最終的ディスパージョンが形成され、上記初期炭素ディスパージョン及び最終的ディスパージョンにおける上記炭素粒子の粒径は0.2乃至0.3μmの範囲にあり、
    更に上記最終的ディスパージョンを上記フェースプレートパネルに塗布して上記コーティングを形成する段階よりなることを特徴とする方法。
  3. 陰極線管フェースプレートパネルの外表面に関してアンチグレア、耐静電気ダークコーティングを有するCRTの製造方法であって、
    炭素粒子と有機ビヒクルとを等しい重量割合で含有する均質な初期炭素ディスパージョンを形成し;
    十分な量の上記均質初期炭素ディスパージョンをリチウムポリシリケートの水溶液とコンバインさせ前記フェースプレートパネルの透過率を略19乃至55%低減させて50乃至70の範囲内の光沢を得る最終的ディスパージョンを形成し;
    前記最終的ディスパージョンを前記パネルに塗布する各段階よりなることを特徴とする方法。
  4. 0.6乃至1.4重量%の前記炭素粒子の濃度を有する前記均質初期炭素ディスパージョンとリチウムポリシリケートの水溶液と水とで最終的ディスパージョンを形成してなり、上記リチウムポリシリケートの水溶液は上記炭素粒子の濃度を1.6:1乃至3.6:1の割合で上回るリチウムポリシリケートの濃度を有し、上記初期炭素ディスパージョン及び上記最終的ディスパージョンにおける上記炭素粒子の粒径は0.2乃至0.3μmの範囲内にあることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. CRTフェースプレートパネルの外表面にアンチグレア、耐静電気性ダークコーティングを有するCRTの製造方法であって、
    炭素粒子と有機ビヒクルとを等しい重量割合で含有する均質な初期炭素ディスパージョンを形成し;
    0.6乃至1.4重量%の上記炭素粒子を有する上記均質初期炭素ディスパージョンと2.2重量%のリチウムポリシリケートを有するリチウムポリシリケートの水溶液と水とを組み合わせる各段階よりなり、適当な分量の上記均質初期炭素ディスパージョン、上記リチウムポリシリケートの水溶液及び水が混合されて0.22乃至0.50重量%の上記炭素粒子よりなる最終的ディスパージョンが形成され、上記初期炭素ディスパージョン及び最終的ディスパージョンにおける上記炭素粒子の粒径は0.2乃至0.3μmの範囲内にあり、
    更に上記最終的ディスパージョンを前記フェースプレートパネルの透過率を略19乃至55%低減させて50乃至70の範囲内の光沢を得るよう充分に上記フェースプレートパネルに塗布して上記コーティングを形成する段階よりなることを特徴とする方法。
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