CN1202546C - 荧光面的形成方法 - Google Patents

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Abstract

荧光面的形成方法，所述荧光面由在透光性基板的表面形成的颜料膜及荧光体膜构成，该方法包括在前述透光性基板表面涂布颜料分散液及使涂膜干燥形成颜料膜这2个步骤。前述干燥步骤中，将前述透光性基板的边角部分温度控制在36℃以上，或采用专用干燥手段对前述涂膜的边角部分进行干燥。

Description

荧光面的形成方法
技术领域
本发明涉及荧光面的形成方法，特别涉及在彩色阴极射线管的屏内表面形成彩色滤光层的方法。
背景技术
以往，在彩色阴极射线管的面板内表面和荧光体层之间都具备设置了由可透过与荧光体的发光色相同的光的颜料层构成的滤光图形的荧光面。该荧光面中的红色颜料层可吸收入射的绿色和蓝色光、蓝色颜料层则可吸收绿色和红色光，绿色颜料层可吸收蓝色和红色光，使对比度和色纯度等图像特性得到提高。
要形成上述滤光图形，如日本专利公开公报平11-354026号记载了在面板的内表面涂布颜料分散液形成颜料层后，在其上涂布光致抗蚀剂，然后进行曝光及显像操作后形成上述滤光图形的方法。上述方法中，在滤光层的形成滤光图形的地方要求能够与玻璃板粘合，其他地方则要求能够与面板剥离。此外，还要求颜料层必须是透明的，颜料粒子不发生凝集，能够均一分散。
但是，形成该滤光图形时，在面板内表面涂布颜料分散液后通过干燥处理形成涂膜，此时在面板的显示有效面的中央部分和边缘部分会出现干燥速度不一致的问题。因此，在干燥过程中出现干燥部分和未干燥部分，它们的界面则会形成条纹状的厚膜部分。
即，由于颜料分散液的粘度一般低于2cp，所以，通过旋转涂布法等方法在面板内表面涂布该分散液后，如果将面板分为中央部分、中间部分和边缘部分，则形成的膜厚按照边缘部分、中央部分、中间部分的顺序逐渐变厚。特别是边缘部分，在矩形面板的4个角落沿旋转方向形成了细长的厚膜区域。
膜厚不一的涂膜在干燥时相应的干燥速度也会出现差别，在干燥过程中，会出现中央部分及中间部分的干燥部分与边缘部分、特别是边角部分的未干燥部分，其结果是在它们的界面形成条纹状厚膜部分。
一旦形成条纹状厚膜部分，则在其上形成的抗蚀膜就会变薄，颜料膜的保持能力下降，在除去未被抗蚀膜覆盖的颜料膜的同时，被抗蚀膜覆盖的颜料膜也被除去，结果出现所谓的斑点现象。彩色滤光层上出现斑点现象的彩色阴极射线管为次品。
不仅是颜料膜，在形成黑色矩阵的黑色膜时也会出现同样的问题。
具有透光性的膜的均一性可通过透光来确认。由于膜的透光率取决于膜厚，所以透光的均一性由膜厚的均一性决定。不具备透光性的膜的均一性则可通过反射光来确认。反射光的均一性对膜厚的依赖较少，膜厚不均一不会对其产生太大影响。
具有透光性彩色滤光层等的荧光面的膜厚如果不均一，则会对CRT等显示设备的亮度、外观的均一性产生较大影响。此外，如果膜厚差极大，则也会出现斑点现象。因此，控制膜厚的均一性显得尤为重要。控制膜厚的手段是控制干燥速度。通过控制干燥速度对形成具有透光性彩色滤光层的膜十分重要。
发明内容
本发明的目的是在形成荧光面时防止颜料膜的干燥速度出现不一致，由此提供颜料膜上不会出现斑点现象的品质良好的荧光面的形成方法。
本发明提供了在透光性基板的表面形成由颜料膜及荧光体膜构成的荧光面的方法。该方法具备在前述透光性基板表面涂布颜料分散液的步骤和使形成的涂膜干燥形成颜料膜的步骤。前述干燥步骤中，将前述透光性基板的边角部分的温度控制在36℃以上，同时使前述透光性基板的中央部分和边角部分的温差控制在7℃以内。
此外，本发明还提供了在透光性基板的表面形成由颜料膜及荧光体膜构成的荧光面的方法。该方法具备在前述透光性基板表面涂布颜料分散液的步骤和使形成的涂膜干燥形成颜料膜的步骤。前述干燥步骤中，除了采用使前述涂膜整体干燥的手段之外，还对前述涂膜的边角部分采用了专用干燥手段使前述涂膜的边角部分充分干燥，前述颜料膜的膜厚在0.3μm以上。
附图说明
图1A～1G为本发明实施例之一的荧光面形成过程中各步骤的截面图。
图2表示各边角部分的温度下颜料的透过率(膜厚)和荧光面的产品品质的关系。
图3表示采用专用手段进行干燥时各角落的温度下颜料的透过率(膜厚)和荧光面的产品品质的关系。
图中，1表示面板，2表示光吸收层，3B表示蓝色颜料层，3G表示绿色颜料层，3R表示红色颜料层，4表示抗蚀涂膜，5表示抗蚀层，6B表示蓝色荧光体层，6G表示绿色荧光体层，6R表示红色荧光体层。
具体实施方式
本发明的实施方式1的干燥步骤中，在将透光性基板的边角部分的温度控制在36℃以上的同时，将透光性基板的中央部分和边角部分的温差控制在7℃以内。
实施方式1的荧光面形成方法中，颜料膜的膜厚最好在0.3μm以上。此外，透光性基板表面的边角部分的温度最好控制在36℃～50℃。
实施方式2的干燥步骤中，除了采用对涂膜进行整体干燥的手段之外，还采用了专用于涂膜的边角部分干燥的手段，使涂膜的边角部分干燥，且颜料膜的膜厚在0.3μm以上。
实施方式2中的荧光面形成方法中的专用干燥手段为空气喷射手段。
以上实施方式1和2的颜料分散液中的颜料平均粒径较好在0.2μm以下，更好是在0.01μm～0.2μm的范围内。此外，颜料分散液最好作为可使与荧光体膜的发光色同色的光透过的彩色滤光层使用。
荧光面最好形成于彩色阴极射线管的面板内表面。在透光性基板的表面涂布颜料分散液时最好采用旋转涂布法进行。
以下，对本发明的实施方式的荧光面的形成方法中适用于彩色阴极射线管的附有彩色滤光层的荧光面的例子进行详细说明。
可用于本发明的方法的颜料包括无机或有机系中的任一种。最好使用能够在滤光层中均一分散、不会引发光散射、可使滤光层具有足够的透明度的颜料。此外，由于在制造彩色阴极射线管时必须经历高温，所以最好使用无机颜料。
颜料的具体例子如下所述。
红色颜料包括氧化铁颜料シコトランスレッド L-2817(商品名：BASF公司制，粒径0.01～0.02μm)、蒽醌系颜料クロモフッ-タルレッド A2B(商品名：Ciba Geigy公司制，粒径0.01μm)等。
蓝色颜料包括铝酸钴(Al2O3-CoO)系颜料钴蓝-X(商品名：东洋颜料株式会社制，粒径0.01～0.02μm)、群青系颜料群青No.8000(商品名：第一化成株式会社制，粒径0.03μm)、酞菁蓝系颜料リオノ-ル蓝-FG-7370(商品名：东洋油墨株式会社制，粒径0.01μm)等。
绿色颜料包括TiO2-NiO-CoO-ZnO系颜料ダイピロキサイド TM-绿#3320(商品名：大日精化株式会社制，粒径0.01～0.02μm)、CoO-Al2O3-Cr2O3系颜料ダイピロキサイド TM-绿#3420(商品名：大日精化株式会社制，粒径0.01~0.02μm)、Cr2O3系颜料ND-801(日本电工株式会社制，粒径0.35μm)、氯化酞菁绿系颜料フッ-ストゲン绿S(商品名：大日本油墨株式会社制，粒径0.01μm)、溴化酞菁绿系颜料フッ-ストゲン绿2YK(商品名：大日本油墨株式会社制，粒径0.01μm)等。
以上所示颜料的平均粒径较好在0.2μm以下，更好为0.01～0.2μm，最好为0.01～0.05μm。颜料的平均粒径如果超过0.2μm，则分散性劣化，彩色滤光层的透明度也会变差。
本发明的方法中，按照以下步骤由上述颜料形成滤光图形。
首先，通过旋转涂布法将以上述颜料和高分子电解质分散剂为主成分的颜料分散液涂布在形成了黑色矩阵或黑色条纹的面板内表面。利用旋转涂布法可获得均一的规定膜厚。
然后，使颜料涂膜干燥。干燥时只要采用使水分挥发的同时还可使部分高分子电解质盐解离的方法即可，对其无特别限定，可采用加热器干燥、热风干燥、室温放置下长时间干燥等各种方法。
在进行颜料涂膜的干燥时，面板内表面的中央部分和边角部分的干燥速度不同，即，中央部分的干燥速度较快，边角部分的较慢，出现了以上所述的问题。但本发明的方法可防止上述情况的出现，提供了以下2种方法。
1.使面板边角部分的温度达到36℃以上，较好为36～50℃，透光性基板的中央部分和边角部分的温差在7℃以内。
2.设置专用于面板的边角部分的干燥手段。
上述专用干燥手段可采用加热器干燥和空气喷射等方法。
然后，在以上形成的颜料层上涂布光致抗蚀剂，并干燥。所用的光致抗蚀剂包括重铬酸铵(ADC)/聚乙烯醇(PVA)、重铬酸钠(SDC)/PVA、重氮盐/PVA等。
接着，使光致抗蚀涂膜暴露在高压水银灯下，使光(紫外线)照射部分硬化后，采用含有使不溶于水等的高分子电解质可溶化的物质的碱性水溶液显像。此时被除去了光致抗蚀涂膜的部分下面的颜料涂料也同时被除去，获得规定图形的颜料层和光致抗蚀层的层叠图形。
然后，通过一连串的步骤，一般按照蓝、绿、红色的顺序使蓝、绿、红这三种颜色的滤光层形成规定图形。除去抗蚀层后，通过常用的淤浆法在滤光图形上分别形成蓝、绿、红色荧光体层，获得彩色阴极射线管等的附有滤光层的荧光面。
本发明的方法中，在使面板内表面粘附的颜料膜干燥时，将面板的边角部分的温度控制在36℃以上，更好是控制在36～50℃之间，同时将透光性基板的中央部分和边角部分的温差控制在7℃以内。或者，设置专用于面板边角部分的干燥手段。
如上所述，使以往温度在33℃左右的面板的边角部分温度上升，减小面板中央部分和边角部分的干燥速度差，防止条纹状膜厚部分的形成，其结果是，颜料膜的斑点现象消失。
如果边角部分的温度低于中央部分的温度超过7℃，则边角部分的颜料膜的干燥不够充分，产生与颜料膜的膜厚无关的斑点和乱纹现象，不能够获得品质良好的产品。相反，如果边角部分的温度高于中央部分的温度超过7℃，则边角部分颜料膜的干燥过快，边缘部分的膜厚不均，黑色矩阵或黑色条纹内的颜料膜不均一，亮度和外观的均一性变差，不能够获得品质良好的产品。
此外，通过在面板的边角部分设置专用的干燥手段，可在不使干燥温度上升的前提下，对颜料涂膜进行均匀干燥。其结果是，不会形成条纹状的膜厚部分，且不会在颜料膜上出现斑点现象。
干燥后的颜料膜的膜厚最好在0.3μm以上。如果颜料膜的膜厚不足0.3μm，则很难起到彩色滤光层的作用。但是，如果颜料膜过厚，则在其上形成的抗蚀涂膜变薄，对颜料膜的保持能力变差，易出现斑点现象，因此，最好不要超过5μm。
颜料膜的膜厚因颜色各异。例如，红色颜料膜为0.3～0.8μm、绿色颜料膜为0.6～1.0μm，蓝色颜料膜为1.4～2.6μm。
以下参考附图，对作为本发明实施方式的实施例进行说明。
图1A～1G为本发明实施例的荧光面形成方法的各步骤的截面图。
实施例1
首先，采用公知方法，如图1A所示，在彩色阴极射线管的玻璃板1(准备6个)的内表面形成作为黑色矩阵的具有规定图形的光吸收层2。即，在面板1内表面形成光致抗蚀层，然后隔着荫罩曝光后，显像干燥，在颜料层及荧光体层的形成预定部位残留点状光硬化膜。接着，全面地涂布石墨等光吸收物质后，用过氧化氢水洗涤，溶解光硬化膜，除去其上的光吸收物质，使颜料层及荧光体层的形成预定部位露出，形成具备构成图案的光吸收层2。
然后，分别准备可形成蓝、绿、红色滤光层的颜料分散液。
使30wt％的绿色颜料TiO2-NiO-CoO-ZnO(商品名：ダイピロキサイド TM-绿#3320，粒径0.01～0.02μm，大日精化株式会社制)和0.7wt％作为高分子电解质的丙烯酸共聚物的铵盐(商品名：ディスペックGA-40，アライド·コロイド株式会社制)分别分散在纯水中，调制得绿色颜料分散液。其中，高分子电解质浓度/颜料浓度比为0.023。
使30wt％的蓝色颜料铝酸钴(Al2O3-CoO)(商品名：钴蓝-X，粒径0.01～0.02μm，东洋颜料株式会社制)和0.7wt％的作为高分子电解质的丙烯酸共聚物的铵盐(商品名：ディスペックGA-40，アライド·コロイド株式会社制)分别分散在纯水中，调制得蓝色颜料分散液。其中，高分子电解质浓度/颜料浓度比为0.023。
使20wt％的红色颜料Fe2O3微粒(粒径0.01～0.02μm)和0.7wt％的作为高分子电解质的聚氧乙烯烷基醚硫酸酯的铵盐(商品名：ハイテノ-ル08，第一工业制药株式会社制)分别分散在纯水中，调制得红色颜料分散液。其中，高分子电解质浓度/颜料浓度比为0.035。
颜料分散液的涂布及干燥分别按照以下方法进行。即，将作为基板的彩色阴极射线管的面板1的温度保持在30℃，首先通过旋转涂布法将上述蓝色颜料分散液涂布在面板1上。
利用旋转涂布法涂布颜料分散液时，水平倾斜35°朝向面板的涂面，从喷嘴喷出颜料分散液，然后，以100～150rpm的旋转速度使面板1旋转，甩开过剩的颜料分散液，形成具有一定厚度的涂层。
然后，使面板倾斜75°，利用配置在其对面的平面状红外线加热器使涂膜干燥，如图1B所示，形成蓝色颜料层3B。
改变6块面板的加热温度，面板的边角部分温度分别为30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃。
准备以下所示组成的光致抗蚀液。即，调制含有3wt％聚乙烯醇(PVA)、0.2wt％重铬酸铵(ADC)、0.01wt％表面活性剂和余分为水的光致抗蚀液，采用与上述蓝色颜料分散液同样的方法涂布该抗蚀液，并干燥，如图1B所示，在蓝色颜料层3B上形成抗蚀涂膜4。
接着，如图1C所示，采用图中未显示的高压水银灯，隔着荫罩曝光规定的滤光图形。显像及干燥按照以下方法进行。即，以2～10kg/cm2的显像液压喷射雾状显像液，例如含有Na2CO3的pH为9的碱性水溶液，显像干燥，如图1D所示，形成蓝色颜料层3B和硬化的抗蚀层5层叠的规定图形。
与蓝色颜料层3B相同，依次在6个试样上形成绿色颜料层3G及红色颜料层3R(图1E)。即，进行涂层干燥时使6块面板的加热温度发生变化，面板边角部分的温度分别为30℃、32℃、34℃、36℃、38℃和40℃。所用显像液不论是绿色颜料层3G还是红色颜料层3R都为含有Na2CO3的pH为9的碱性水溶液。
然后，剥离蓝色、绿色和红色颜料层上的抗蚀层5，如图1F所示，在面板1的内表面由蓝色颜料层3B、绿色颜料层3G及红色颜料层3R形成滤光图形。
观察以上形成的滤光图形，确定是否有斑点出现。其结果如表1所示。这是颜料层的透过率在80％以上的情况。
                             表1
面板温度 30℃ 32℃ 34℃ 36℃ 38℃ 40℃
  斑点 出现30～40mm的条纹 数十点 数点 无 无 无
从表1可明显看出，使颜料分散液的涂膜干燥，当面板的角落温度为30℃、32℃和34℃时，面板的边角部分出现了条纹状膜厚部分。而且，面板的边角部分的温度越低斑点面积越大。
对应于此，当面板的边角部分温度为36℃、38℃、40℃时，即36℃以上时，未出现斑点现象。
然后，如图1G所示，按照常规的淤浆法依次在以上形成的彩色滤光层上形成荧光体层，例如，在蓝色颜料层3B上形成蓝色荧光体层6B、在绿色颜料层3G上形成绿色荧光体层6G、在红色颜料层3R上形成红色荧光体层6R。
所用荧光体淤浆(悬浮液)如下所述。即，由100g的蓝色发光荧光体(ZnS:Ag，Al)、5g的PVA、0.30g的ADC、0.01g的表面活性剂和140g的纯水混合搅拌获得蓝色荧光体淤浆；由100g的绿色荧光体(ZnS:Cu，Al)、8g的PVA、0.40g的ADC、0.01g的表面活性剂和160g的纯水混合搅拌获得绿色荧光体淤浆；由100g的红色荧光体(Y2O2S:Eu)、10g的PVA、0.50g的ADC、0.01g的表面活性剂和190g的纯水混合搅拌获得红色荧光体淤浆。
在面板1的内表面分别由蓝、绿、红色颜料层3B、3G、3R及荧光体层6B、6G、6R形成规定图形，或附有滤光层的荧光面。所得荧光面的颜料层未出现斑点现象，实现了高品质。
求得在各角落温度(中央部分和边角部分的温差在±7℃以内)下，颜料的透过率(膜厚)为10～95％时荧光面的品质，其结果如图2所示。产品的品质在8以上为良好，7以下为不良。
从图2可看出，边角部分的温度越高品质越高，颜料膜的透过率越高达到80％以上(膜较薄)产品的品质越高。
实施例2
除了在颜料分散液涂膜干燥时使面板边角部分的温度发生变化，对边角部分吹拂空气之外，其他都与实施例1相同，形成彩色滤光层，再进一步形成荧光面。
对面板的边角部分吹拂空气时，沿规定的倾斜角度从喷嘴向面板内表面的边缘部位吹拂空气，空气流沿边缘流动。空气流的流量是150ml/分钟，温度为23℃。
观察以上形成的滤光图形，是否有斑点现象，其结果如表2所示。这是颜料层的透过率在80％以上的情况。
表2
  面板温度   30℃   32℃   34℃   36℃   38℃   40℃
  斑点   无   无   无   无   无   无
从表2可明显看出，使颜料分散液涂膜干燥时，不论面板的角落温度如何，都不会出现斑点现象。这是因为对面板的角落部位采用了专用干燥手段。不论面板的角落部位的温度是多少，都能够防止斑点现象的出现，获得品质稳定的荧光面。
即，通过在面板的角落部位采用专用干燥手段，能够使面板内表面的颜料分散液涂膜均一干燥，没有干燥部分和未干燥部分的界面，并可防止条纹状膜厚部分的产生，也不会出现条纹状斑点现象。
采用专用干燥手段进行干燥，在各边角部分的温度下，求得颜料透过率(膜厚)在10～95％的变化范围内的荧光面的产品品质，其结果如图3所示。产品的品质在8以上为良好，7以下为不良。
从图3可看出，即使边角部分的温度较低，如果采用专用干燥手段，则还是能够获得高品质产品。如果颜料膜的透过率越高达到80％以上(膜较薄)产品的品质越高。
以上实施例对本发明的用于彩色阴极射线管的彩色滤光层的形成的方法进行了说明，但不仅限于阴极射线管，还可用于等离子显示屏(PDP)和液晶显示装置等显示装置的彩色滤光层的形成。
如上所述，本发明的方法是在对具有透光性的彩色滤光层等进行干燥时，控制玻璃板中央部分/边角部分的干燥速度，使整个膜均一干燥，无干燥部分和未干燥部分的界面，也不会出现条纹状膜厚不均和颜料膜的膜厚不均一，获得亮度和外观均一性都良好的荧光面。

Claims (8)

1.荧光面的形成方法，所述荧光面由在透光性基板的表面形成的颜料膜及荧光体膜构成，其特征在于，包括在前述透光性基板表面涂布颜料分散液的步骤及使涂膜干燥、形成颜料膜的步骤，前述干燥步骤中，将前述透光性基板的边角部分温度控制在36℃以上，并将前述透光性基板的中央部分和边角部分的温差控制在7℃以内。
2.如权利要求1所述的荧光面的形成方法，其特征还在于，前述干燥步骤中，前述颜料膜的膜厚在0.3μm以上。
3.如权利要求1所述的荧光面的形成方法，其特征还在于，前述透光性基板的边角部分的温度被控制在36℃～50℃。
4.如权利要求1所述的荧光面的形成方法，其特征还在于，前述颜料分散液中的颜料的平均粒径在0.2μm以下。
5.如权利要求1所述的荧光面的形成方法，其特征还在于，前述颜料分散液中的颜料的平均粒径在0.01μm～0.2μm的范围内。
6.如权利要求1所述的荧光面的形成方法，其特征还在于，前述颜料分散液为可透过与荧光体膜的发光色同色的光的彩色滤光层。
7.如权利要求1所述的荧光面的形成方法，其特征还在于，前述荧光面为在彩色阴极射线管的面板内表面形成的荧光面。
8.如权利要求1所述的荧光面的形成方法，其特征还在于，采用旋转涂布法将颜料分散液涂布在前述透光性基板的表面。
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