CN1122513A - 制造阴极射线管发光屏的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造阴极射线管面板内表面上荧光屏组件的方法，将挥发性有机导电(OC)层设于内表面上，可挥发有机光导(OPC)层覆在OC层上。该方法包括：在OPC层上建立静电荷；对OPC层选定区域以可见光曝光；以摩擦带电的第一彩色荧光质干粉使该区域显影；对第二及第三彩色荧光质重复上述步骤，以形成三元象素的荧光屏；以固定剂将荧光质固定到OPC层上使之成膜；并镀铝。本发明用固定剂以静电喷雾均匀接触荧光质和OPC层，故不会使荧光质移动。

Description

制造阴极射线管发光屏的方法
本发明涉及以电子照相术制造阴极射线管(CRT)发光屏组件的方法，特别是涉及以合宜方式制造发光屏组件以减少处理时间的方法。
1990年4月17日颁给Ritt等人的美国专利US-4,917,978叙述了一种用电子照相制屏法(EPS)制造阴极射线管发光屏组件的方法，其中所述方法包括一“融合”步骤，继而是一“固定”步骤，以增加荧光质附着到沉积于CRT面板内表面的下面有机光导(OPC)层的牢固性。在融合步骤中，允许一溶剂的蒸气例如氯苯接触并渗入聚乙烯咔唑所形成的OPC层及涂覆荧光质的聚合耦联剂中，以使该层及涂层有粘性。蒸汽渗入历时4至24小时，然后将各板干燥，并以在水与乙醇混合物中的聚乙烯醇(PVA)喷射多层到熔融的荧光质上以使其“固定”。每次喷射需时约2至5分钟以达至荧光屏完全覆盖。已“固定”的荧光屏随后以习用的喷射或乳化成膜法施加薄膜。该专利中所述的方法相当费时，不适合荧光屏处理时间以分钟计而不是以小时计的生产环境。此外，已肯定PVA喷射法会使荧光质稍微移动。视移动量而定，可能是无法接受的。
一种缩短处理时间的方法叙述在1991年7月2日颁给Ritt等人的美国专利US-5,028,501中。该方法不用渗入到荧光材料和下面的OPC层的蒸汽，而仅以摩擦带电的荧光质粒子静电吸附到OPC层上以保持该荧光材料在其确定位置上，直至制成干粉薄膜的树脂被静电沉积到荧光材料上为止。此薄膜树脂用辐射加热器熔融，该加热器可在1至5分钟内将制成干粉的薄膜树脂熔化。此方法的缺点为虽然制成干粉的膜制树脂的静电沉积并不移动荧光材料，但熔化树脂的加热步骤会使下面的荧光质有少许移动。其移动量虽较使用PVA喷射实验所得到的移动小，但人们还是希望不发生荧光质的移动。
用合宜的方式熔融形成薄膜的树脂粒子以消除或实质上减小树脂粒子的移动从而减小下面的荧光质移动的方法叙述在1993年7月20日颁给Riddle等人的美国专利US-5,229,233中。在Riddle等人专利中，使用喷雾装置使溶剂雾化从而使生成薄膜的树脂至少部分以喷射速度溶解及熔合，但和缓了上述美国专利US-4,917,978所述的耗时的蒸汽渗入过程。不过，使用喷雾装置仍需约2至3分钟才可完全熔合薄膜树脂。
本发明的目的在于希望在一生产设备中，将荧光材料以约八秒或更少的时间固定到OPC层上。为达到此目的，拟研究出一种方法，其中荧光材料确实能固定于下面的OPC层上而不致于发生移动，然后以适当方式使荧光材料覆上薄膜，或者以另一方式修改该方法，即实施固定步骤中不必有分开的生成薄膜步骤。
根据本发明，以下将叙述以电子照相术制造彩色阴极射线管的在面板内表面上的发光屏组件的改进方法。在面板内表面上设一可挥发的有机导电(OC)层，并在该OC层上覆盖一可挥发的有机光导(OPC)层。此OPC层包含聚苯乙烯树脂、作为电子施主材料的2，4-DMPBT和作为电子受体材料的TNF及2-EAQ。本方法包括下列步骤：在OPC层上建立实质上均匀的静电电荷；使OPC层的选定区域在可见光下曝光以影响其上的电荷；以摩擦带电的、制成干粉的第一彩色发光荧光质使OPC层的选定区域显形；接着对摩擦带电的、制成干粉的第二和第三彩色发光荧光质重复进行充电、曝光和显形步骤，以形成包含彩色发光荧光质的三组元图象元的发光屏；以适当的固定剂使各荧光质固定在下面的OPC层上；以及使各荧光质上覆以薄膜。本方法的改进处在于其固定步骤使用静电喷射法使固定剂均匀接触各荧光质及下面的OPC层，而不移动各荧光质。该固定剂是选自包含丙酮、醋酸戊酯、醋酸丁酯、MEK、MIBK、甲苯、二甲苯、溶解于MIBK中的丙烯酸树脂的聚合物溶液、以及溶解于MIBK中的聚α甲基苯乙烯(AMS)的一组中的材料。
图1为根据本发明所制成的一彩色阴极射线管的轴向局部剖视图。
图2为图1中阴极射线管面板的剖面，显示出发光屏组件。
图3-7显示出制造操作中选定的各步骤。
图8显示出静电喷射固定的设计方案。
图9显示出在制造操作中固定步骤之后该发光层组件的剖面。
图10显示出在制造操作中组合的固定与覆以薄膜步骤之后的发光屏组件的剖面。
图1示出有一玻璃管套11的彩色阴极射线管10，该管套由一矩形面板12和以一矩形漏斗15连接的管形颈部14组成。漏斗15有与一阳极钮16接触并延伸至颈部14的内部导电涂层(图中未示出)。面板12包含一观看面板或基板18和一周边凸缘或侧壁20，用玻璃原料21将侧壁密封于漏斗部分15上。一发光的三色荧光屏22载于面板18的内表面上。如图2所示，荧光屏22为包括许多荧光屏元的线条屏，荧光屏元由分别以循环次序配置成三条纹或三元组的彩色组或图象元的发红光、绿光和蓝光的荧光质条纹R、G和B组成，各条纹通常在垂直于产生电子束的平面方向延伸。在本实例的正常观看位置，荧光质条纹在竖直方向延伸。最好是，有至少一部分荧光质条纹与一较薄的可吸收光的阵列23重叠，如本行中所已知的那样。另一方式是，该阵列可在各荧光屏元沉积之后以1993年8月31日颁予Ehemanm，Jr.的美国专利US-5,240,798中所述的方式形成。点式荧光屏亦可由此新颖方法形成。将一薄导电层24(最好为铝层)覆在荧光屏22上，并设置一装置，用以施加一均匀电位到该荧光屏上和用以反射自各荧光质元发出的光使之通过面板18。荧光屏22和所覆盖的铝层24组成了荧光屏组件。一多孔的彩色选择电极或阴罩25按常规方法可拆卸地装在与荧光屏组件有预定间隙的位置上。
图1中以虚线显示的电子枪26安装在管颈14内的中央，该电子枪产生三个电子束28，沿会聚路径通过阴罩25中的各孔而射向荧光屏22。此电子枪为常用的，可为本技术领域中已知的任何适用的电子枪。
阴极射线管10设计成可与一外部磁偏转轭，例如位于漏斗与管颈接合区域中的偏转线圈30一起使用。通电后，偏转线圈30使三电子束28受到磁场控制，而在荧光屏上作垂直和水平扫描，形成矩形光栅。偏转的起始平面(零偏转)约在偏转线圈30的中点，图1中以线P-P示出。为简化起见，偏转电子束路径的实际曲度在偏转区中未示出。
该荧光屏是以图3至10中示意性示出的电子照相制屏(EPS)法制成的。最先清洁面板12，即先用苛性溶液清洗，再用水冲洗，并用缓和的氢氟酸腐蚀，再用水冲洗，如本技术领域中所已知的那样。然后，在观看面板18的内表面上设置光吸收阵列23，最好是使用1971年1月26日颁给Mayaud的美国专利US-3,558,310中所述的习用湿矩阵法。在此湿矩阵法中，将适当的照相抗蚀剂溶液加到该内表面上(例如使用旋转涂覆法)，并使溶液干燥，以形成一照相抗蚀剂层。然后将阴罩插入该面板并将该板置于三合一的灯室中，该灯室使照相抗蚀剂层暴露在来自一光源的光化辐射下，该光源是经过阴罩上各孔而投射光线的。再重复两次这样的曝光，使光源位于模拟来自三电子枪的各电子束的路径上。光选择性地改变照相抗蚀剂曝光区的可溶性，荧光质材料其后将沉积于该区域。在第三次曝光后，将面板从灯室中移走，并将阴罩从面板上取下。用水使照相抗蚀剂层显影，以除去其更易溶的区域，从而暴露出面板下的内表面，保留下照相抗蚀剂的较难溶的曝光区不变。然后将光吸收材料的适当溶液均匀敷设于面板18的内表面上以覆盖面板的暴露部分和照相抗蚀剂层的保留的较难溶区域。用一适当溶液使光吸收材料层干燥和显影，该溶液将溶解和除去照相抗蚀剂层的保留部分和覆盖的光吸收材料，形成附着于面板内表面的阵列层中的窗口。就具有51厘米(20寸)对角线尺寸的面板12而言，形成于该阵列中的各窗口具有约0.13至0.18毫米的宽度，及阵列的各线条具有约0.1至0.15毫米的宽度。再将其上具有阵列23的面板18的内表面上涂以一适当的可挥发的有机导电(OC)材料层32，该层材料为覆盖的可挥发的有机光导(OPC)层34提供了一电极。OC层32和OPC层34示于图3中，此两层组合一起构成一光感受器36。
用作OC层32的适当材料包括1994年12月6日颁给Datta等人的美国专利US-5,370,952中所引述的季铵聚合电解质。最好是，OPC层34是由OC层32涂以一种含有聚苯乙烯；一种电子施主材料，例如1，4-双(2，4-甲基苯基)-1，4二苯基丁三烯(后文中称为2，4-DMPBT)；一种电子受体材料，例如2，4，7-三硝基-9-芴酮(后文中称为TNF)及2-乙基蒽醌(后文中称为2-EAQ)；和例如甲苯或二甲苯溶剂的溶液而形成的。一种表面活化剂例如硅酮U-7602和一塑化剂例如邻苯二甲酸二辛酯(后文中称为DOP)，亦可加到该溶液中。表面活化剂U-7602可自Danbury CT的Union Carbide获得。如图4中所示，OPC层34是用1992年1月28日颁给Datta等人的美国专利US-5,083,959中所述的电晕放电装置38予以均匀静电充电的，该装置将OPC层34充电至约+200至+700伏范围内的电压。然后将阴罩25插到面板12上，置于一灯室40中，如图5中所示，使充有正电的OPC层34经阴罩25而暴露于来自氙闪光灯42或其他置于灯室内的有足够强度的光源例如汞弧灯的光照下。通过阴罩25各孔的、与来自阴极射线管电子枪的电子束之一成相同角度的光，使该光所入射的OPC层34上的照明区域放电。从面板12上取下阴罩，并将面板置于第一荧光质显影器44上，如图6所示。第一彩色发光荧光材料在该显影器44内由一摩擦起电枪46使之摩擦充上正电，并导向OPC层34。该带正电的第一彩色发光荧光质材料被OPC层34上充有正电的区域排斥，从而以本技术领域中已知的称为“反转”显影法沉积于其不带电区域上。在反转显影时，荧光屏结构材料的摩擦带电粒子被OPC层34上的相似充电区域排斥，从而沉积于其不带电区域上。第一彩色发光荧光质的每一线条的尺寸稍大于光吸收阵列中开口的尺寸，以提供每一开口的完全覆盖，以及对包围各开口的光吸收阵列材料的少许重叠。然后用上述晕光放电装置再对面板12充电。在OPC层34上和沉积于其上的第一彩色发光荧光质材料上建立正电压。对其余两种彩色发光荧光质的每一种均重复该曝光和荧光质显形步骤。此其他两种在OPC层34上的彩色发光荧光质的每一线条的尺寸也大于阵列开口尺寸，以确保不出现间隙并提供围绕各开口光吸收阵列材料的少许重叠，结果所得的荧光屏22如图7中所示。
此三种发光荧光质固定于上述OPC层34上，所用方法是：用静电喷射枪58使一种适当的固定剂静电充电，并使该固定剂接触各荧光质，如图8所示。适当的固定剂包括例如丙酮、醋酸戊酯、醋酸丁酯、甲基异丁基酮(MIBK)、甲基乙基酮(MEK)、甲苯、二甲苯的溶液，以及例如溶解于MIBK中的丙烯酸树脂及溶解于MIBK中的聚α甲基苯乙烯(AMS)的聚合物溶液。
上述各溶剂中任何一种均可用于将荧光质固定到下面的OPC层34上。较适用的静电喷枪为可由ITW Ransberg，Toledo OH获得的AEROBELLTM类型。该静电枪可供应均匀尺寸的充有负电的小滴，使荧光质和下面的OPC层34“湿润”，而不移动各荧光质。如图8中所示，面板12对OPC层34定向，而各荧光质向下朝向静电枪58。面板朝下定向可防止在喷枪上形成任何大滴而落到荧光屏22上及移动各荧光质。OPC层34使用的聚苯乙烯可完全溶解于醋酸戊酯、醋酸丁酯、MIBK、甲苯、二甲苯中，并可部分溶解于丙酮，前者的沸点均在100至150℃范围内。不过，MIBK为较适宜的，因其溶解OPC层34的聚苯乙烯较其他溶剂为慢。然后可在各荧光质上覆以薄膜，以在荧光屏22上形成一层光滑表面的薄层，一铝层则以蒸镀法沉积到该表面上。所加的薄膜可为习用的乳化薄膜或上述美国专利US-5,028,501中所述的干膜，或者该薄膜可包含一静电沉积的聚合物溶液，如后文中所述。形成薄膜后，使荧光屏组件铝化，然后在约425℃温度下烘烤约30分钟，以驱除荧光屏组件中的可挥发成分。固定剂MIBK宜用现有的静电喷射系统，因为各荧光质实际上包容在溶解了的聚苯乙烯基的OPC层34中，如图9所示，而不致扭曲各荧光质线条或使其破裂，或者对OPC层结构有不利的影响。虽然被包覆的各荧光质不须覆以薄膜，然而希望依次提供一光滑表面，以在其上沉积蒸镀的铝层。
较佳膜制材料溶液为溶解于MIBK的丙烯酸树脂。使用由纽约州水年城的Pierce和Stevens购得的树脂已获得良好结果，该树脂包含约90％重量的聚甲基丙烯酸甲酯，9％重量的异丁基丙烯酸甲酯，其余部分为塑化剂DOP和硝化纤维。该树脂固体包含约3至10％重量的膜制溶液。另一种适当的树脂为溶解于MIBK的聚-α甲基苯乙烯(AMS)。此AMS包含约3至15％重量而最好为3至10％重量的该溶液。AMC可从德国Wilmington市Hercules公司以Herculite 240的商品名称购得。
在本发明的另一实施例中，如图10所示，各荧光质是使用溶解于MIBK的B-67丙烯酸树脂而同时亦即在一个步骤中予以固定和成膜的。B-67可从巴拿马Philadelphia城RHOM和HAAS购得。荧光屏样品制成有5至15微米(μ)的薄膜厚度。一10μ厚的B-67丙烯酸薄膜60产生了荧光质的光滑覆盖。薄膜60的厚度由固体树脂在该溶液中的浓度和静电枪50扫过荧光屏的次数决定。
代替上述固定及施加薄膜的一次性步骤方法的另一方法为在分开的步骤中予以固定及施加薄膜。固定步骤是由静电喷射一种包含溶解于MIBK中的1-5％重量的B-67丙烯酸树脂溶液的薄涂层(图中未示出)到荧光屏22的荧光质上而完成的。然后已固定的荧光屏由静电喷射一种包含5-15％重量的也溶解于MIBK的B-67丙烯酸树脂到该已固定的荧光屏上而予以包覆，以提供具有5-10μ范围内厚度的一薄膜层(图中未示出)。已确定丙烯酸的B-67的热分解在205℃开始，而该材料在336℃时可迅速烘出。此膜制材料的迅速分解相信可导致在荧光屏烘焙期间在铝层中产生起泡的除气。但亦可相信，起泡问题可由以下方法解决，即调整荧光屏烘焙参数以提供一较慢的也就是较长的烘焙周期，从而允许气体在可挥发材料的分解过程中析出，以通过铝层而不会造成起泡。不过在用EPS方法制造荧光屏时又希望减少荧光屏处理时间，因此也研究过其他膜制材料。
此种材料之一为AMS，该材料可在440℃完全烘干且分解较B-67为慢，故气泡较不易形成。将溶解于MIBK中的5％重量的AMS溶液静电喷射到各荧光质上以使其固定于OPC层34上。此固定层具有1微米的厚度。使该固定层覆以15％重量的AMS溶解于MIBK的溶液所形成的10微米厚的薄膜层。将面板铝化及烘干，未发现有气泡发生。

Claims (14)

1.一种制造彩色阴极射线管面板内表面上的发光荧光屏组件的方法，所述面板的内表面上设有一可挥发的有机导电(OC)层并覆有一可挥发有机光导(OPC)层，该OPC层包含聚苯乙烯树脂、作为电子施主材料的2-4DMPBT和作为电子受体材料的TNF及2-EAQ，所述方法包括下列步骤：
(a)在所述OPC层上建立实质上均匀的静电电荷；
(b)使所述OPC层的选定区域在可见光下曝光以影响其上的电荷；
(c)以摩擦带电的、制成干粉的第一彩色发光荧光质使所述OPC层的选定区域显影；
(d)接着对摩擦带电的、制成干粉的第二和第三彩色发光荧光质重复进行步骤a、b和c，以形成包含彩色发光荧光质的三组元图像元的发光屏；和
(e)以适当的固定剂使各荧光质固定在下面的所述OPC层上；其特征在于，
所述固定步骤包括静电喷射所述固定剂，以快速将所述荧光质(R，G，B)固定到所述下面的OPC层(34)上而不移动所述荧光质，所述固定剂是选自由丙酮、醋酸戊酯、醋酸丁酯、MIBK、MEK、甲苯、二甲苯、溶解于MIBK中的丙烯酸树脂的聚合物溶液、以及溶解于MIBK1中的聚α甲基苯乙烯(AMS)组成的一组中的材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述荧光屏(22)覆以薄膜的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述覆以薄膜的步骤包括喷射溶解于一适当溶剂中的丙烯酸的膜制树脂到所述已固定的荧光屏(22)上。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述膜制树脂包含聚甲基丙烯酸甲酯和异丁基丙烯酸甲酯，而所述溶剂为MIBK。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述膜制树脂包含AMS，而所述溶剂为MIBK。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述膜制树脂为B-67，而所述溶剂为MIBK。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：
使所述已膜化的荧光屏(22)铝化，以形成所述荧光屏组件(22，24)；和
烘焙所述荧光屏组件，以除去其中可挥发的成分。
8.一种制造彩色阴极射线管面板内表面上的发光荧光屏组件的方法，所述面板的内表面上设有一可挥发的有机导电(OC)层并覆有一可挥发有机光导(OPC)层，该OPC层包含聚苯乙烯树脂、作为电子施主材料的2-4DMPBT和作为电子受体材料的TNF及2-EAQ，所述方法包括下列步骤：
(a)在所述OPC层上建立实质上均匀的静电电荷；
(b)使所述OPC层的选定区域在可见光下曝光以影响其上的电荷；
(c)以摩擦带电的、制成干粉的第一彩色发光荧光质使所述OPC层的选定区域显影；
(d)接着对摩擦带电的、制成干粉的第二和第三彩色发光荧光质重复进行步骤a、b和c，以形成包含彩色发光荧光质的三组元图像元的发光屏；和
(e)以适当的溶剂同时固定各荧光质到下面的OPC层上和使其膜化；其特征在于，
所述同时固定和成膜步骤包括静电喷射沸点在约100至150℃范围内的所述溶剂到所述荧光质(R，G，B)和所述OPC层(34)上而不移动所述荧光质，从而使所述OPC层溶解而实际上完全包覆所述各荧光质。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述溶剂是由包括MIKB、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯和醋酸戊酯的一组中选出的。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：
使所述已包覆的各荧光质(R，G，B)铝化，以形成所述荧光屏组件(22，24)；和
烘焙所述荧光屏组件，以除去其中可挥发的成分。
11.一种制造彩色阴极射线管面板内表面上的发光荧光屏组件的方法，所述面板的内表面上设有一可挥发的有机导电(OC)层并覆有一可挥发有机光导(OPC)层，该OPC层包含聚苯乙烯树脂、作为电子施主材料的2-4DMPBT和作为电子受体材料的TNF及2-EAQ，所述方法包括下列步骤：
(a)在所述OPC层上建立实质上均匀的静电电荷；
(b)使所述OPC层的选定区域在可见光下曝光以影响其上的电荷；
(c)以摩擦带电的、制成干粉的第一彩色发光荧光质使所述OPC层的选定区域显影；
(d)接着对摩擦带电的、制成干粉的第二和第三彩色发光荧光质重复进行步骤a、b和c，以形成包含彩色发光荧光质的三组元图像元的发光屏；和
(e)以适当的固定剂使各荧光质固定在下面的所述OPC层上；其特征在于，
所述固定步骤包括静电喷射所述固定剂的小滴，使所述各荧光质(R，G，B)和下面的所述OPC层(34)湿润，以快速固定所述荧光质到其上而不移动所述荧光质；所述固定剂是选自由丙酮、醋酸戊酯、醋酸丁酯、MIBK、MEK、甲苯和二甲苯组成的一组溶剂的材料。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括将所述荧光屏(22)覆以薄膜的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述覆以薄膜的步骤包括喷射溶解于一适当溶剂中的丙烯酸的膜制树脂到所述已固定的荧光屏(22)上。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述膜制树脂包含聚甲基丙烯酸甲酯和异丁基丙烯酸甲酯，而所述溶剂为MIBK。
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