CN1132403A - 调节荧光屏结构层以制造阴极射线管发光荧光屏的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在彩色XRT荧光板面板的内层表面上制作发光荧光屏组件的方法，包括：在该面板的内表面上施以一有机导电(OC)层，继而覆以一有机光传导(OPC)层。并在该OPC层上施以干燥空气流以将其加温至一预热温度，同时将该面板温度维持在一低于该预热温度，之后再将该OPC层施以IR照射以使其温度快速上升至一较该预热温度高，以除去其上的某些挥发性成分，却又不增加面板温度。再对OPC层表面施以至少一冷气流，并使其降至随后处理的所需温度。

Description

调节荧光屏结构层以制造阴极射线管 发光荧光屏的方法
本发明涉及一种在阴极射线管(CRT)的荧光板面板上制造一发光荧光屏组件的方法，更具体地说，涉及一种用以制造一荧光屏组件的方法，而在此荧光屏组件中对一有机性光电导层加以调节以便接受并保存住其后所施加的静电荷而不会使荧光板面板升温。
发明背景
在1990年5月1日颁发给Datta等人的美国专利第4,921,6767号中，描述了藉由电子照相成屏法(EPS)来制造彩色阴极射线管的发光荧光屏的基本方法，此法使用干粉式摩擦带电的荧光屏结构材质，而这些材料系依序加以沉积至一置于荧光板面板的内表面上的光感受器之上。该光感受器最好包含一有机导体(OC)层及一跨于其上的有机光电导层(OPC layer)，前者的厚度约为1微米(1μm)而后者的厚度约为5-6微米。在上列所引述的专利中，该OPC层系一种可挥发的有机聚合物质，例如聚乙烯咔唑(polyinyl carbazole)或n-乙基咔唑(n-ethyl carbazole)或n-乙烯咔唑(n-vinly carbazole)或四苯丁三烯(tetraphenyl butatriene)(TPBT)，溶解在适当的粘合剂之中，例如聚甲基异丁烯酸(polymethyl methacrylate)或聚丙烯碳酸盐(polypropylenecarbanate)。在该EPS制程中，需将该OPC层加以适当地干燥，同时其下的荧光板面板则必须加以冷却至约35℃的温度，或者更低，这是为了使该OPC层能够收纳并保存来自充电器件的静电荷。已知道的方法是使用具有护套的金属棒加热器来干燥该OPC层，但以此种方式来干燥该OPC层需大约30至45秒的时间。此外，此种相对而面言较长的干燥时间将使荧光板面板玻璃的温度上升相当的程度，因此又需要额外的时间来使玻璃及OPC层的温度冷却至35℃以下。该相对较长之加热及冷却时间在实验室的环境中并非问题；然而，这样冗长的制程时间对于高效率之商业生产而言是不合适的，在理想的商业生产中每一个制程的时间不得大于10秒，而且对于对角线长度小于或等于51公分的面板而言，最好是8秒。而该OC层则没有此问题，因为其最佳之厚度只有1微米而且可以利用气流加以快速干燥。
最近该OPC层的配方公式已自上述之专利中加以改变，原因定为了降低其在550毫微米之外的光谱敏感度，如此一来则该荧光屏之处理可在黄光下进行，而非在黑暗中，这是先前OPC层所必须的。此OPC层包含由聚苯乙烯合成树脂；及2，4-DMPBT作为电子施主材料；TNF及2-EAQ则作为电子受主体材料；以及表面活化剂及适当之溶剂所组成的溶液。此种改良式的OPC层可以透过旋涂法或是喷涂法将上述溶液涂敷在荧光板面板的内层表面。以此种溶液所制作的干燥OPC层之最佳厚度为5-6微米。然而若使用前述之护套金属棒加热器而干燥此种改良式OPC层，则所需的干燥时间仍为30-45秒，同时亦将不经意地使荧光板面板升温，因此又需要额外的时间来使面板的温度冷却至低于35℃，以便继续随后的制程。
为了提供一种可轻易收纳并保存静电荷的OPC层，同时又能符合约8秒的商业生产循环周期时间，因此需要一种可更有效地调节OPC层而不会使面板升温的方法。
根据本发明，一种以电气摄影的方式在一彩色CRT的荧光板面板的内层表面上制作一发光荧光屏组件的方法，包含的步骤有在前荧光板面板的内表面上涂以一可挥发的有机导体溶液来形成该有机导体(OC)层，再在该OC层上涂以一具挥发性的有机光电导溶液来形成一有机光电导(OPC)层。此种方法相较于以前的改良点在于藉由将一干气流引至OPC层上使其升温至预热温度的方式来调节该OPC层，而同时将面板的温度维持在低于预热温度的面板温度。然后将该OPC层曝光于IR(红外线)以便使其温度快速上升至较该预热温度高的保存温度，并自OPC层中除去至少一些挥发性成分，但却不致增加面板的温度。再来，藉由将一冷气流引导至OPC层的表面上来冷却该OPC层并降低其温度至后续制程所需的温度。
本发明将由其后所相关的附图加以更详细的说明，在附图中：
图1为根据本发明的一种彩色CRT的平面视图，部分沿着主轴的横断面；
图2为图1中的CRT的荧光板面板的部分，所展示的为荧光屏的组件；
图3为由相关制程的流程图所构成的方块图；以及
图4为该新颖制程中的电荷调节部分的相关模组以及传输设备的图示。
图1所示为一彩色CRT10，其具有一玻璃封套11包含一长方形的荥光板面板12及一管颈14且由一长方形之玻璃15加以衔接。该玻璃15具有一内部导体涂层(未加以图示)连接一阳极钮16且延伸至管颈14。该面板12包含一观看荧光板或基板18及一周边凸缘或侧壁20，由一陶瓷玻璃21封接至漏斗15上。在荧光板面板18的内表面有一发光的三色荧光屏22。该荧光屏22，如图2中所示，系一线形荧光屏，其含有许多荧光屏单元，而这些单元分别由可发红光及可发绿光及可发蓝光的荧光条带R，G及B所构成，而其在彩色群组成画面元素中成三条组或三色组重复排列。而这些条带延伸的方向一般是和电子束所产生的平面垂直的。在实施例的正交视觉位置看去时，这些荧光条系沿垂直方向延伸。这些荧光条带的一部分重叠在一相当薄而对光具吸收性的基体23，如图2中所示，而其最好是由“湿”法所形成的那种类型，如同前面所引述的在1971年元月26日颁给Mayaud的美国专利第3,558,310中所描述的方法，或者是在前面引述的美国专利第4,921,767号中所描述的单一步骤的EPS制程所形成的类型，或是在1993年7月20日颁给Riddle等人的美国专利第5,229,234号中所描述的两步骤制程所形成的类型。该“两步骤”基体沉积制程所产生的基体较单一步骤制程所产生的不透明，因此其不透明度和由：湿“法产生的相当。同时亦可在荧光屏单元已沉积之后再由EPS制程来形成该基体，如同在1993年8月31日颁给Ehemann，Jr的美国专利第5,240,798中描述的。亦可用此种崭新制程来形成点状荧光屏。一薄导体层24，最好是铝质，跨于荧光屏22之上做为对荧光屏施加均匀单一电位的装置，同时亦可用来反射自荧光单元射出的光射经过荧光板面板18。该荧光屏22及跨于其上的铝层24构成一荧光屏组件。一多孔的色段电极或荫罩25系以传统装置以可御去的方式安装在相对该荧光屏组件一预定间隔处。
一电子枪26，如图1中虚线所示，以对中地安装载于管颈14，用来产生并导引电子束28沿着会聚路径穿过荫罩25中的开孔，到达荧光屏22。此电子枪是传统型的且可以是目前所熟知的任何适当的电子枪。
管部10系设计来和一外部磁偏转线圈搭配使用，例如偏转线圈30，且位于玻璃至管颈接合的区域。当启动时，偏转线圈30将使该三电子束28受到磁场影响并使电子束开始在荧光屏22上的一长方形光栅上水平及垂直的扫描。该偏向的起始平面(在零偏向时)由图1中的P-P直线所表示，约位于偏转线圈30的中央部分。为求简化，在该偏转区中的偏转光束的路径的真实曲度并未加以显示。
荧光屏22系由电子摄影成屏(EPS)程序法加以制作，如图3中所示。一开始，将面板加以清结，再将其于水中冲洗，然后使用缓冲的氢氟酸来加以蚀刻，再用水冲洗。就如同目前之技艺所熟知的一般。之后再对该视屏面板18的内层表面施以一具光吸收性的基体23，如同参考数字42所指，最好是使用前面引述的美国专利第3,558,310号中所述的传统性湿法来处理基体。在该湿法的基体处理中，先对该面板12的内表面以例如旋涂方式涂以一适当的液态光刻胶溶液，然后加以干燥来形成光刻胶层。之后将荫罩插入面板中同时将其置于一三合一的曝光台中(未加以图示)，这将使得该光刻胶层曝露于来自光源而穿过荫罩中之开口所投射出来的光化学辐射之下。重复此种曝光2或更多次，同时利用该光源的位置去模拟来自该CRT的3电子枪的电子束的路径。该光线将选择性地改变该光刻胶层上的曝光区的溶解度，而这也是将来要沉积荧光物质的地方。在第3次曝光之后，自该曝光台中移去该面板，同时自面板上移去该荫罩。再来则使用水将该光刻胶层加以显影以便自其中移去较易溶解的区域，从而露出其下面板的内表层，并留下该光刻胶层的曝光区域中较不易溶解的部份。然后在该面板18的内表面上提供一种适切的具光线吸收能力的溶液(未加以图示)，并且加以均匀分布并覆盖住该面板曝露区及面板12上的光刻胶层的残余的较不易溶解的区域。使用适当的溶液来将该具光线吸收能力的物质层加以干燥并显影，这是透过对该光刻胶层的残留部份加以溶解并去除其下的光吸收物质而达到的，并形成一粘合于面板的内表面上的基体层上的窗口。对于一个对角线长51公分(20吋)的面板而言，在该基体上所形成的窗口大约宽0.13至0.18毫米，而基体线的宽度约为0.1至0.15毫米。
在该其上具有基体23的面板18的内表面上均匀地涂以一适当挥发性有机导体物质以便形成一有机导体(OC)层34(见图4)，如数字44所示，做为接下来将描述的跨于前者之下的挥发性的有机光电导体(OPC)层34(图4)的电极。适当的OC层32的材料包含某些四元铵基聚合电解质等物质，如1994年12月6日颁给Datta等人的美国专利第5,370,952号中所述。此外，一种可吸收红外线的染剂，如尼格洛辛(nigrosine)或pligene blue或四溴化酚蓝(tetrabromophenol blue)或铵基盐，都可加到形成OC层32的溶液中以便增加其IR的吸收力。此OC层32的厚度约为1微米，且是藉由空气加以干燥。
该OPC层34，如数字46所指，由在干燥的OC层32之上涂上一层溶液来形成，该溶液包含有聚苯乙烯及一种电子施主物质，例如1，4-双(2，4-甲基苯)-1，4二苯基丁三烯(diphenylbutatriene)(2，4-DMPBT)及电子受体物质，例如2，4，7-三硝基-9-芴铜(TNF)及2-乙基蒽醌(2-ethylanthroquinone)(2-EAQ)及一表面活化剂，例如硅U-7602以及一溶剂例如甲基或二甲苯。一可塑剂，例如邻苯二甲酸二辛酯(dioctyl phthalate)，亦可添加至溶液中。该表面活性剂可自Union Carbide，Danbury，CT取得。
根据本发明，该OPC层34需加以电荷调节，如参考数字48所示，以使自其中移去多余之湿气；包含残留的溶剂，以便使得该OPC层34能适当地接受并保存住静电荷。此独创之电荷调节程序系如图3中的步骤50、52及54所指，且系使用如图4中所指的设备。如图3中的数字50所指，在该荧光板面板12被涂以OPC溶液并形成该OPC层34之后，该面板由一传送带180传送到如图4中所示的一第一预热模组150中。在此制程中此刻该面板12的温度为室温(约12℃)，并将该面板置于该预热模组的一有开孔的支持面182之上，并将该OPC层面朝下以便免于空气中微粒的影响。传送器具184配合传送带180连合使用以便将面板12自一个模组中移至另一个。该传送器具184可能包含例如一真空夹持器186，此夹持器接触并粘合至面板12的外表面上，以及一根沿着该传送带180的上方轨道190的缆线188。该第一预热模组150包含一配气管组192，此配气管组可以将干而暖的气体如空气引流至OPC层34上。而该气体最好是空气，因其成本低而且安全性高，而其它的气体如氮气等安全性高的气体亦适用。该管组192包含许多的导流片194以便确实将气流平均分布于OPC层34之上，如此方能自该层的表面驱离额外的湿气而又不会在该层的表面上形成一干燥过程的图样。该气体由未加以图示的加热装置来升温至约40℃至100℃。而70℃至90℃将可以产生较佳结果。经干空气由该管组192以约每分钟152至457米的速度加以排出。对于一个对角线长约51公分的面板而言，该模组150的预热或是处理时间(t1)约8秒。典型来说，在模组150的热空气处理之后，该OPC层34的温度将达到约28℃的第一温度(T1)，而该玻璃面板的外表面的温度为第二温度(T2)，T2约低于28℃。然后由另一传送装置184将面板12传送至第二预热模组250的一有开孔之支持表面282，此部分和第一预热模组中的一样。由第一预热模组150传送至第二预热模组250的传送时间(t2)约为7秒钟，而所谓的指标时间(t3)，包含制程时间(t1)及传送时间(t2)，共为约15秒。再来仍将面板12的内表面上的OPC层34予以加热，这是在第二预热将面板250中完成，历时约为8秒，温度为40℃至100℃，方法是藉由暖而干的空气或是其它的适当气体以每分钟152至457公尺的速度通过管组292并均匀分布于层34之上来达成。此OPC层34的温度(T3)，在热气体处理后，将升高至32℃至36℃，而当时该面板12的外层表面的温度(T4)仍低于30℃。
接下来将该OPC层34在IR辐射下曝光，如图3中的参考用数字52所指，此步骤需藉由另一传送设备184将面板12传送至一IR干燥及固化用模组152。自第二预热模组250至IR干燥及固化模组所需的传送时间(t2)约为7秒。将面板12置于一具开孔的支持面183上以便该OPC层34能朝向一排置于该模组152之内的钨-石英IR灯185。一般约使用18至20组灯组185来干燥一个对角线为51公分的面板上的OPC涂层。此灯组185可自Research Inc.，EdenPrairie，MN取得。透过来自灯185的近红外线(IR)照射来将该OPC层34加以干燥，该灯辐射出的射线其波长介于0.3至6微米且是呈近高斯发射强度分布的射线。在模组152的处理时间(t1)约为8秒；然而，该灯的全强度时间自3秒至8秒的范围。证灯组185的发射的80％为介于0.8至3.5微米之间的区域，而峰值强度为1.2微米。该玻璃面板12吸收波长短于3.5微米的入射红外线辐射的30％至50％。而含有机物质及甲苯或二甲苯溶剂的OC层32及OPC层34将吸收介于2.8至3.5微米的入射射辐的90％至100％。该基体23条带亦吸收穿透该OC32及OPC层34的射线中波长介于0.8至3.5微米的IR辐射的80至100％。因此，基体23及OC层32及OPC层34将吸收入射之IR辐射的大部分并且因此而快速地(在约8秒之内)升温至一第5温度(T5)，T5介于50℃至60℃之间。但是因为辐射被基体23及OC层32及OPC层34衰减，因此面板温度(T6)只会轻微地增加，且不会超过约33℃。预估在模组152的IR干燥/固化过程中将会挥发掉OPC层34约6％的重量。相信此重量的减轻是因为自OPC层34的本体移去溶剂的缘故。自OPC层34中移去过剩的溶剂是必须的；以便以建立一种平衡的状态，在此种情况下OPT层34之内含有适量之溶液以便提供所需要的静电充放电特性并防止层的裂开，同时消除过剩的溶剂所导致不良的光电导特性。
该面板12将由传送设备184传送至一第一气冷模组154。传送时间(t2)约7秒，而在模组154的制程时间(t1)约为8秒。面板12置于一开孔的支持面187之上同时将OPC层34朝下。该气冷模组154利用冷却的空气或其它适当的气体通过一扩散器195并吹拂在OPC层34的表面上来冷却该层直到该层34能保持静电荷。一些输入管189，例如介于2至6个，将空气分配于扩散器195上并吹拂于OPC层34之上来将其温度降至介于5至10℃。来自管189的空气的速度大于约每分钟1828公尺。在最佳具体实施例中，管189中每一个皆有一个直径19mm的开口。OPC层34的冷却率直接和所采用的输入管的数目呈正比，例如，在本实施例中系使用两根管。该扩散管195的中央部份具有许多的开孔。但是扩散器195的周边则是无孔的以便将冷却用的空气保持在OPC层34的附近。扩散器195与OPC层34相隔约12至25毫米，面板12则是由传送设备184传送至一第二气冷模组254并由前述的方式加以气冷。而传送时间(t2)约为7秒，而制程时间(t1)约8秒。在加以气冷后的OPC层34的温度(T7)低于35℃，最好是≤30℃。而玻璃面板的温度(T6)在上述的电荷调节制程中的任何一个步骤中皆不超过33℃。因此，在该电荷调节过程的最终气冷步骤之后，该OPC层34的温度(T7)及面板温度(T6)，将完全相等且为低至可以直接进行其后的步骤而无须任何的延迟。
该两个预热模组150及250以该两个气冷模组154及254的使用仅只是举例而已，该指标时间(此为该传送时间及处理时间的和)也是如此。处理单元的数目及指标时间的定义皆可以加以改变以便适应制造的条件，而此种的改变是在本发明的范畴之内。
如图3中之数字56所指，使用一种电晕放电设备来将该OPC层34予以静电充电，而该设备的型式系如在1992年元月28日颁给Datta等人的美国专利第5,083,959号中所述，而充电的结果将OPC层34充至约+200至+700伏特的电压范围之内。
然后将该荫罩25插入到面板12中，并置于一曝光台的曝光设备中，如数字58所指，透过荫罩25将该被正性充电的OPC层34曝光于来自氙气灯或是其它具足够强度的光源例如水银电弧灯的光线下，并置于曝光设备之内。通过荫罩25中的开孔且垂直于来自电子枪的电子束的光线将会使OPC层34上的被照射区产生放电并且形成一电荷图像。然后从面板12移去该荫罩，并将面板12置于一荧光显影剂中，如数字60所示。在该显影剂内部将使一第一彩色辐射荧光物质摩擦起电，同时导引至该OPC层34上的正性充电区所排斥因此会向电荷影像中未被充电的区域沉积，这个过程便是著名的逆向显影。在逆向显影中，荧光屏结构物质中被摩擦带电的微粒将被OPC层34上的带相同电性的区域排斥并因此沉积至未充电区。该第一彩色发射荧光体的线条的大小约略大于光吸收基体中的开口的大小，以便能完全地覆盖该光吸收基体的开口并在开口附近有些微的重叠。再来则将该OPC层34及其上的荧光体再度充电，并曝光及对荧光体显影，如参考数据字56及58及60所示，此重覆过程系针对第二及第三色彩发射荧光体的产生。该OPC层34上的另两个色彩发射荧光体的线条的大小亦是较基体开口的大小为大，这是为了保证不产生任何的槽沟，因此在开口附近会产生些许的光吸收基体物质的重叠。
再来将该荧光屏22固定于上述之OPC层34之上，这是透过将荧光体的某些适当的定影剂接触而达成，如数字64所示。接下来，将荧光屏22予以成膜，以便形成一平滑表面可供铝层23沉积之用，如数字68所示。在铝化之后，将该荧光屏予以烘烤，如数字70所示，而烘烤的温度为约425℃，烘烤约30分钟，以使驱走荧光屏组件中的挥发性成分。

Claims (8)

1.一种在彩色阴极射线管的荧光板面板的内表面上以电气照相的方式制造一发光荧光屏组件(22，24)的方法，包含：
在该面板的该内表面上藉由下列的步骤形成一光感受器，步骤包括：在该内表面上涂上一具挥发性的有机导体溶液来形成一有机导体层(OC layer)(32)[44]；及在所说OC层上再涂敷一具挥发性的有机光导溶液来形成一有机光电导(OPC)层(34)[46]；其特征在于，它以下列步骤调节所说OPC层(34)[48]：
导引一干燥气体所构成的气流至所说OPC层以便将其升温至一预热温度(T1，T3)来调节该OPC层，同时将所说面板(12)维持在一较该预热温度为低的面板温度(T2T4)[50]；
将所述OPC层曝光于远红外线(IR)照射之下来快速地将所说OPC层的温度提升至一较所说预热温度为高的固化温度(T5)，以便自所说OPC层中除去某些挥发性组成，同时又不会增加所说面板的温度[52]；及
导引至少一股冷气流至所说OPC层的表面上使其温度降至随后处理温度(T7)来加以冷却[54]。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所说预热温度(T1，T3)为32°至36℃，所说面板温度(T2T4)低于30℃，所说固化温度(T5)在50°至60℃的范围内，以及所说随后处理温度(T7)小于或等于35℃。
3.一种在彩色阴极射线管(10)的荧光板面板(12)内表面上以电子照相法制造发光荧光屏组件(22，24)的方法，包括：通过用挥发性有机导电溶液涂敷所说内表面以形成有机导电层(OC)层(32)[44]，以在所说面板的内表面上形成光感受器；用挥发性有机光电导溶液外敷所说OC层以形成有机光电导(OPC)层(34)[46]；其特征在于，用以下步骤调节所说OPC层(34)[48]：
将所说面板(12)置于第一预热模组(150)上并将一干而暖空气流导引到所说OPC层经历处理时间(t1)，以将所说层温暖至第一温度(T1)，同时将所说面板保持在较所说第一温度低的第二温度(T2)；
在一传送时间(t2)内传送所说面板至第二预热模组(250)并将一干而暖的空气流引导到所说OPC层经历处理时间(t1)，以将所说层加热至第三温度(T3)，同时将所说面板限制到第四温度(T4)[50]；
在传送时间(t2)内将所说面板传送到一IR干/固化模组(152)并在处理进间(t1)内将所说OPC层在IR辐射下曝光，以将所说OPC层的温度快速提升至高于所说第三温度(T3)的第五温度(T5)，以从所说OPC层除去某些挥发性组分，同时令所说面板的温度不要超过第六温度(T6)[52]；以及
在传送时间(t2)内将所说面板至少传送到第一冷却模组(154)，并通过将至少一股冷空气流引导到其表面以将所说OPC的温度降低到基本上等于所说面板的第六温度(T6)[54]的第七温度[54]。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，它还包括在一传送时间(t2)之内传送所说面板(12)至一第二冷却模组(254)的步骤，同时引导至少一冷气流至所说OPC层的表面来将其冷却，以便将所说OPC层的温度稳定维持于所说第七温度(T7)[54]。
5.根据权利要求1或3的方法，其特征在于所说干燥气流的速度约为每分钟152至457公尺。
6.根据权利要求1或3的方法，其特征在于，所说冷却气流的速度约大于每分钟1828公尺，且吹拂于一扩散器上。
7.根据权利要求3的方法，其特征在于，所说第一温度(T1)约28℃；所说第一面板温度(T2)低于约28℃；所说第三温度(T3)介于32°至36度；所说第四温度(T4)低于约30℃；所说第五温度(T5)介于50℃至60℃的范围内；所说第六温度(T6)低于或等于33℃；同时所说随后处理温度(T7)低于或等于35℃。
8.根据权利要求1或3的方法，其特征在于，它还包含下列的步骤：
a)将所说OPC层(34)以静电方式加以充电[56]；
b)将该OPC层之选定区域在光线下曝光以便形成一电荷图像区[58]；
c)将所说OPC层涂敷以第一摩擦起电的荧光屏结构材料来显影所说电荷图像区[60]；
d)重覆步骤a)至c)直到至少涂敷以另两个摩擦起电的荧光屏结构物质于其上以便形成一发光彩色荧光屏(22)[62]；
e)将所说荧光屏结构物质固定于所说OPC层[64]；
f)将所说荧光屏成膜[66]；
g)将所说荧光屏铝化[68]；以及
h)将所说已铝化的荧光屏加以烘烤以便去除其中的挥发性成分并形成该发光荧光屏组件(22，24)[70]。
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