CN1420519A

CN1420519A - 用于彩色阴极射线管的荧光屏的制造方法

Info

Publication number: CN1420519A
Application number: CN02152738A
Authority: CN
Inventors: 小R·拉佩鲁塔; S·A·科伯特; K·梁
Original assignee: RCA Licensing Corp
Current assignee: Thomson Licensing SAS; RCA Licensing Corp
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2003-05-28
Also published as: EP1315192A2; MXPA02011335A; US20030099772A1; JP2003157768A; KR20030043667A

Abstract

制造用于彩色阴极射线管(CRT)(10)的荧光屏(22)组件的方法。所述荧光屏组件在所述CRT荧光屏面板(12)的内表面上形成。所述荧光屏组件包括有机导电(OC)层，其用有机光电导(OPC)层涂覆。不同的颜色－发射荧光物质被顺序地沉积在所述OPC层的部分上，并且用适当的固定剂固定，以将所述荧光物质固定于所述OPC层，然后涂膜以提供光滑表面，在其上涂覆金属层。其后，将金属化荧光屏烘烤以分离残留在屏幕上、来自OPC、OC、涂膜和喷溅层的有机组分。通过蒸发所述有机材料，使所述有机组分从所述金属化荧光屏除去，使得产生的气体有机组分的体积速率低于这类气体有机组分通过所述金属层的扩散速率。

Description

用于彩色阴极射线管的荧光屏的制造方法

技术领域

本发明涉及彩色阴极射线管(CRT)，更具体地涉及用于彩色阴极射线管的荧光屏组件的制造方法。

背景技术

彩色阴极射线管(CRT)一般地包括电子枪、荫罩和屏幕。所述荫罩插在电子枪和屏幕之间。屏幕位于CRT面板的内表面上。荫罩的作用是控制在电子枪中产生的电子束朝着CRT的屏幕上的适当的颜色-发射荧光物质。

所述屏幕可以是荧光屏。荧光屏一般地包括三种不同的颜色-发射荧光物质(例如绿色、蓝色和红色)的阵列。每种颜色-发射荧光物质通过矩阵线彼此分离。所述矩阵线一般地由吸收光线的黑色惰性材料形成。

荧光屏可以使用电子照相的屏蔽(screening)(EPS)方法形成。在EPS方法中，有机光电导(OPC)层被喷雾在有机导电(OC)层上，在CRT荧光屏内表面上形成具有在其上形成的矩阵线的面板。然后将所述三种不同的颜色-发射荧光物质顺序地沉积在OPC层的部分上。

在所述三种不同的颜色-发射荧光物质被顺序地沉积之后，它们用适当的固定剂固定，以将所述荧光物质固定到所述OPC层，然后涂膜以提供光滑表面，在通过喷溅涂装在其上形成可焙干的微晶之后，在其上施涂金属层(例如铝(Al))。所述金属层反射在颜色-发射荧光物质中产生的光，其被集中到CRT管的内部，朝着观众的方向，以提高从屏幕发射的光的亮度。其后，将金属化屏幕烘烤以分离残留在屏幕上、来自OPC、OC、涂膜和喷溅层的有机组分。施涂适当的有机材料和沉淀荧光物质界线的工艺步骤被称为屏蔽。

在所述屏幕烘烤过程期间，生产来自有机层的气体有机组分。这类气体有机组分从屏幕中通过在金属层中预存在的小孔逸出。这类屏幕烘烤过程的一个缺点是，当屏幕被烘烤时某些气体有机组分可能截留在金属层下。截留的气体组分可能使金属层的结构变形，在其中形成气泡。

因此，需要能克服上述缺点的烘烤方法。

发明内容

本发明涉及用于彩色阴极射线管(CRT)的荧光屏组件的制造方法。所述荧光屏组件在所述CRT荧光屏面板的内表面上形成。所述方法包括以下步骤：提供具有在其表面上在有机材料上形成的金属层的荧光屏组件；通过蒸发所述有机材料从所述荧光屏组件的表面除去所述有机材料，使得产生的气体有机组分的体积速率低于这类气体有机组分通过所述金属层的扩散速率。

附图描述

本发明将参考附图进行更详细地描述，其中：

图1是按照本发明产生的彩色阴极射线管(CRT)的平面图，部分地为轴向剖面；

图2是图1中描述的CRT的荧光屏面板部分的剖面，显示屏幕组件；和

图3是包含用于图2的屏幕组件的制造过程流程图的方框图。

图1显示彩色阴极射线管(CRT)10，其具有玻璃壳11，包括荧光屏面板12和通过漏斗15连接的管状颈14。所述漏斗15具有内部导电涂层(未显示)，其与阳极电钮16接触，并从其延伸到所述颈14。

所述荧光屏面板12包括观看荧光屏18和外围凸边或者侧壁23，其通过玻璃烧料21密封到所述漏斗15。三色发光的荧光屏幕22安装在所述荧光屏18的内表面。所述屏幕22，在图2中充分地显示，为线条网屏，其包括许多屏幕组成元素，包括红色-发射、绿色-发射和蓝色-发射荧光物质条纹R、G和B，分别地，排列在三条纹或者三色相配色的色群或者像素中，以每个三元组循环次序的方式排列，每个三元组包括三种颜色的每种的荧光物质线。所述R、G、B荧光物质条纹通常以与所述产生电子束的面垂直的方向延伸。

光吸收矩阵20将每个R、G、B荧光物质线隔离。一薄的导电金属化层24覆盖所述屏幕22，并且提供施加均匀第一阳极电势到所述屏幕22的手段，以及反射从所述荧光物质元件发射的光通过所述荧光屏18的手段。所述屏幕和覆盖的导电金属化层24构成屏幕组件。多孔的彩色选择电极，或者障板25(示于图1)，通过传统方法，以预定的到所述屏幕组件的空间关系，可移动地安装在荧光屏面板12内。

电子枪26，示意地以虚线在图1中显示，中间悬挂在所述颈14内，以产生和控制三个排成行的电子束28，一条中心电子束和两条旁边电子束或者靠外的电子束，沿着会聚的路线通过所述障板25到达所述屏幕22。所述中心电子束的直接指向大约垂直于纸平面。

图1的CRT被设计成能和外部磁偏转线圈一起使用，例如线圈30，示于漏斗-到-颈接合处的附近。当激化时，所述线圈30使三个电子束28在磁场作用下穿过所述屏幕22扫描水平和垂直的矩形屏面。

所述屏幕22使用电子照相屏蔽(EPS)方法制造，其示意地显示在图3中。参考图3的参考数字42，观看荧光屏18的内表面具有光吸收矩阵20，如本领域已知的。所述光吸收矩阵20为一系列基本上平行的线，其之间的间隙称为开隙。

参考图3的步骤44，在其上具有矩阵20的观看荧光屏18的内表面被涂有适合的可挥发的、有机导电(OC)材料层。所述OC层一般地具有大约0.5微米到大约3.5微米的厚度范围。用于所述OC层的适合的材料包括聚甲基丙烯酸酯和聚噻吩的聚合物。适合的有机导体是OC-10，其主要由聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)(PHEM)和导电的聚噻吩化合物(Baytron-P)组成。所述OC-10的固体涂料包含大约22重量％的Baytron-P。季铵聚电解质，例如聚(二甲基-二烯丙基-氯化铵)、聚(3，4-二亚甲基-N-二甲基-pyrrolidium氯化物)(3，4-DNDP氯化物)、聚(3，4-二亚甲基-N-二甲基-pyrrolidium硝酸盐)(3，4-DNDP硝酸盐)和聚(3，4-二亚甲基-N-二甲基-pyrrolidium磷酸盐)(3，4-DNDP磷酸盐)也可以用于所述OC层。可选择地，可以使用3，4-聚亚乙基二氧基噻酚-聚苯乙烯磺酸盐(阳离子)或者乙烯基咪唑鎓甲硫酸盐(VIM)乙烯基吡咯烷酮(VP)共聚物。所述OC材料还可以包括氧化剂例如高氯酸钠、高氯酸钾、氯酸钠、氯酸钾、硝酸钠和硝酸钾，其中有效量具有相当于在具有16×9纵横比的30-英寸面板情况下至少0.075mol氧的氧化能力。所述氧化剂在缺氧的条件下，在覆盖烘烤期间有助于去除残留的有机组分。

有机光电导(OPC)层在OC层上形成，如步骤46所显示的。所述OPC层通过用OPC溶液涂覆所述OC层来形成，OPC溶液包含聚苯乙烯树脂、电子给体材料，例如1，4-二(2，4-二甲基苯基)-1，4-二苯基丁三烯(2，4-DMPBT)，电子受体材料，例如2，4，7-三硝基-9-芴酮(TNF)和2-乙基anthroquinone(2-EAQ)和适合的溶剂，例如甲苯、二甲苯或者甲苯和二甲苯的混合物。表面活性剂，例如聚硅氧烷U-7602，和增塑剂，例如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)也可以加入所述OPC溶液。表面活性剂U-7602可以从Union Carbide，Danbury，CT购得。

所述OPC溶液组合物优选包括大约4.8重量％到大约7.2重量％的聚苯乙烯树脂，大约0.8重量％到大约1.3重量％的电子给体材料(2，4-DMBPT)、大约0.04重量％到大约0.06重量％的TNF和大约0.12重量％到大约0.36重量％的2-EAQ作为电子受体材料，大约0.3重量％的增塑剂(DOP)，大约0.01重量％的表面活性剂(聚硅氧烷U-7602)，和余量包括适合的溶剂例如甲苯和二甲苯。

在涂覆所述OPC层之后，使用电晕放电设备(未显示)使其均匀地加上静电荷，如参考数字48指示的。所述OPC层一般地充电到电压在大约+200伏特到大约+700伏特范围内。其后，将障板25插入荧光屏面板12，放入曝光室(未显示)中，并且通过所述障板暴露于来自所述曝光室内部配备的适合的光源的光。所述光通过在所述障板中的孔，其角度和来自所述管的电子枪的电子束一致，将在所述OPC层上的照亮的第一荧光物质区域放电，形成电荷图象，如参考数字50所示。

将障板25从所述荧光屏面板12除去，并将面板放到第一荧光物质显影剂上，其包含第一颜色一发射荧光物质材料，以显影所述电荷图象，如参考数字52所示。第一颜色-发射荧光物质材料在所述显影剂内被正地摩擦起电充电并且集中到所述OPC层上。所述带正电的第一颜色-发射荧光物质材料被在所述OPC层上带正电的区域排斥，并且经过本领域已知的“反转”显影方法沉积到其放电区域上。在反转显影法中，荧光物质材料的摩擦起电带电粒子被所述OPC层同样地充电区域排斥并且沉积到其放电区域上。因为形成所述屏幕22要求总共有三中不同的颜色-发射荧光物质，曝光步骤50和荧光物质显影步骤52对于其它两种颜色-发射荧光物质的每种被重复，如图3中的参考数字54所示。

所述三种颜色-发射荧光物质通过接触所述荧光物质与适合的固定剂组合物而被固定到所述OPC层上，如图3中的步骤58所示。适合的固定剂组合物包括溶剂例如甲基异丁基酮(MIBK)和香芹烯(d-limonene)的混合物。所述固定剂混合物优选以大约2∶1的比值混合所述MIBK和所述香芹烯。所述固定剂组合物可以使用静电喷涂系统被施涂到所述颜色-发射荧光物质。

在所述颜色-发射荧光物质被固定之后，它们被涂膜，如图3中的步骤62所示，以提供在所述屏幕22上的光滑表面，在其上可以沉淀汽化金属层(例如铝(Al))。所述屏幕22通过在所述固定的荧光屏元素上涂覆聚合物溶液来涂膜。

所述涂膜组合物包括大约3％到大约10重量％的丙烯酸类聚合物。适合的丙烯酸类聚合物尤其包括甲基丙烯酸丁酯和聚甲基丙烯酸甲酯。所述涂膜组合物优选使用静电喷涂模式沉积在所述固定的荧光物质上。如步骤64所示，水性硼酸或者草酸铵的喷溅物被喷雾进入所述涂膜表面。

在所述颜色-发射荧光物质被固定、涂膜和喷溅之后，将金属层蒸发在其上，如图3中的参考数字66所示。适合的用于金属层的材料尤其包括铝(Al)。所述喷溅步骤，如参考数字64所示，在所述金属层中引起小孔，通过它们气体有机组分在随后烘烤步骤期间逸出。

其后，金属化荧光屏被烘烤，以馏出残留在屏幕上来自所述OPC、OC、涂膜和喷溅层的有机组分，如图3中的参考数字68所示。通过蒸发所述有机材料，使所述有机组分从所述金属化荧光屏除去，使得产生的气体有机组分的体积速率低于这类气体有机组分通过所述金属层的扩散速率。产生的气体有机组分的体积速率，作为预测的在电子照相屏蔽(EPS)方法期间将形成的气体有机组分的体积函数，通过调节屏幕烘烤温度进行控制。控制在所述屏幕烘烤步骤期间产生的所述气体有机组分的体积速率，阻止了可能使所述金属层结构变形、在其中形成气泡的过量气体有机组分的生成。

了解用于EPS方法的使用材料的主要组分的热分解温度，对于屏幕烘烤步骤是非常重要的。尤其是，所述OC层、所述OPC层、涂膜层和所述喷溅层的热分解温度决定了产生的气体有机组分的量。

例如，使用OC-10作为有机导体的EPS方法主要由聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)(PHEM)组成。聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)(PHEM)属于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的类别。PMMA基聚合物的热降解通过称为“拉开拉链”的机理发生。在“拉开拉链”机理中，包括例如甲基和酯基的单体碎片，由于分裂期间形成的自由基，逐步地沿着所述聚合物链分裂出来。具有对角线尺寸大约30英寸、纵横比16×9的荧光屏面板包含大约0.38g的OC-10材料，其相应于在热分解温度大约0.003mol的气体2-羟基乙基甲基丙烯酸酯。所述分解温度对于OC-10为大约280℃到大约450℃。

聚苯乙烯(PS)是所述OPC涂层中的主要组分。同样地，OPC的烘烤可以被认为是聚苯乙烯的热降解。聚苯乙烯的降解作用通过无规分裂发生，形成主要地为芳香族的组合物，主要是苯乙烯和苯乙烯低聚物。对角线尺寸大约30英寸、纵横比16×9的荧光屏面板包含大约1.4g的OPC材料，其相应于在热分解温度大约0.013mol的气体苯乙烯。所述分解温度范围对于PS为大约340℃到大约400℃。

所述EPS方法的第三层是涂膜层，其为荧光屏面板的金属层提供光滑表面。所述涂膜层主要地包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。如以上对于所述OC层的描述，PMMA的热降解通过“拉开拉链”机理发生，形成包括例如甲基和酯基的单体碎片。对角线尺寸大约30英寸、纵横比16×9的荧光屏面板包含大约2.1g的PMMA，其相应于在热分解温度大约0.021mol的气体聚甲基丙烯酸甲酯。所述分解温度范围对于PMMA为大约240℃到大约350℃。

用于金属化层的喷溅层由涂装一种溶液产生，其包括大约3重量％的草酸铵一水合物(AOM)。草酸铵一水合物(AOM)的热分解通过三个步骤行进。在第一步中，草酸铵一水合物脱水形成草酸铵(OA)。在第二步中，所述草酸铵部分地分解形成氨气和草酸氢铵(AHO)。在第三步中，所述草酸氢铵分解成氨、水蒸汽、一氧化碳和二氧化碳。对角线尺寸大约30英寸、纵横比16×9的荧光屏面板包含大约1.0g的草酸铵一水合物(AOM)，其相应于在热分解温度为大约0.042mol的气态氨、水蒸汽、一氧化碳和二氧化碳。所述分解温度范围对于AOM为大约230℃到大约290℃。

表I总结了每个组分在如上所述EPS方法中产生的气体的体积，其使用以下公式计算：

V = \frac{nRT}{P} . . . . . . . . (1)

其中V是产生的气体的体积(L)，n是气体的mol数，R是普适气体常数(0.08205Latm/molK)，P是气体的压力(atm)和T是所述气体的温度(K)。如表I所示，由PHEM(OC-10)产生的气体的体积与其它组分相比是微不足道的。两种最大的气体发生物AOM(喷溅)和PMMA(涂膜)显示分解的开始在大约230℃，因此缓慢的增温率应该在230℃之前运用。几乎AOM和PMMA的全部质量在350℃以下蒸发，显示在其上可以使用更快的增温率。

表I

计算的分解

物质气体的mol 体积(L) 范围(℃)

PHEM 0.003 0.073 280-450

PS 0.013 0.32 340-400

PMMA 0.021 0.51 240-350

AOM 0.042 1.0 230-290

基于提供于表I的所述热分解数据，适合的烘烤方法的实施例提供于表II，使用七个(7)步骤。

表II

温度温度升高所需时间

工艺步骤范围(℃) 的速度(℃/min) (min)

A 23-225 9.0 22.4

B 225-240 1.0 15

C 240-300 0.75 80

D 300-350 2.0 25

E 350-460 9.0 12.2

F 460-460 0 70

G 450-30 -4.0 105

步骤A的温度范围不发生任何主要的热分解反应。因此，所述温度可以使用大约9.0℃/min的速度升高，没有形成大体积的气体有机组分的危险。

来自AOM和PHEM材料的气体有机组分在步骤B的温度范围期间开始形成。因此，温度以大约1℃/min的速度较慢地增加，以防止气体有机组分的剧烈生产。

来自EPS材料的大部分气体有机组分在步骤C的温度范围期间形成。所述温度以大约0.75℃/min的速度缓慢增加，以提供缓慢的气体有机组分挥发速度。

在所述步骤C的热分解之后，残留相对小量的气体有机组分。因此，在热分解步骤D中，所述温度以大约2.0℃/min的速度较快地增加。

热分解步骤E和F被设计成能从所述荧光屏面板中除去任何残留有机组分。同样地，热分解步骤E被用来以大约9.0℃/min的高速度升高温度到大约460℃的最高温度。其后，热分解步骤F被用来保持所述温度在460℃的最高温度持续规定的时间。

在气体有机组分已经从所述荧光屏面板除去之后，热分解步骤G被用来冷却所述荧光屏面板至室温，其快速的降温速度应使玻璃不破裂。适合的速度为大约4℃/min。

可选择地，所述有机组分可以从金属化荧光屏使用两步处理法除去，其中一部分所述气体有机组分在屏幕烘烤期间除去，残留的气体有机组分在烧料固化步骤期间除去。所述气体有机组分的部分可以在所述屏幕烘烤步骤期间使用较低的速度挥发，以减少金属发泡的危险。另外，氧化剂例如高氯酸钠、高氯酸钾、氯酸钠、氯酸钾、硝酸钠或者硝酸钾可以加入所述有机导体(OC)层，以便于在烧料固化步骤期间去除有机组分。

适合的两步屏幕-烘烤方法的实施例可以包括在300℃最多3小时的初始烘烤周期。在初始屏幕烘烤周期期间，有机组分的挥发速度应该低于大约1.10重量％/min。其后，残留的气体有机组分可以在烧料固化步骤期间除去。在烧料固化步骤期间，荧光屏面板被加热到大约450℃的温度最多大约4小时。所述有机组分的挥发速度应该低于大约2.5重量％/min。如果氧化剂不包括在所述OC层内，在所述烧料固化步骤期间可以提供氧气，以便于在该烧料固化步骤期间去除有机组分。

如体现本发明内容的所述实施方案已经显示和详细描述的，本领域技术人员可以设计其它有不同的体现这些内容的实施方案，而不背离本发明的精神。

Claims

1.制造用于彩色阴极射线管(CRT)(10)的荧光屏(22)组件的方法，其特征在于以下步骤：

屏蔽荧光屏面板(12)的内表面，由此在所述内表面上提供具有荧光物质沉积物和有机材料的屏蔽的表面，所述有机材料具有至少两种热分解特征不同的组分，至少某些有机材料覆盖所述荧光物质沉积物；

在所述有机材料上沉积金属层；和

通过加热蒸发所述有机材料从所述荧光屏面板的内表面除去所述有机材料，使得来自每种组分的气体分解产物的体积速率低于相应的气体分解产物通过所述金属层的扩散速率。

2.权利要求1的方法，其特征在于施涂到所述荧光屏面板表面的所述有机材料具有的复合材料屏蔽重量为大于大约1.0mg/cm²。

3.权利要求1的方法，其特征在于通过调节升温速度控制所述产生的气体分解产物的体积速率。

4.权利要求3的方法，其特征在于多于一种升温速度被用来分别地控制产生的气体分解产物的体积速率。

5.制造用于彩色阴极射线管(CRT)(10)的荧光屏(22)组件的方法，其特征在于以下步骤：

提供荧光屏组件，其中所述荧光屏组件包括在有机材料上形成的金属层，所述有机材料被施涂到所述管的荧光屏面板(12)的表面；

将所述组件加热到一定温度，以在屏幕烘烤步骤期间通过所述金属层扩散部分所述有机材料，和接着加热所述组件到一定温度，以在烧料固化步骤期间通过所述金属层扩散残留的有机材料，其中所述有机材料通过所述金属层的扩散速率大于在加热步骤期间所述有机材料的气体分解产物的体积速率。

6.权利要求5的方法，其特征在于在所述烧料固化步骤期间提供氧源。

7.权利要求5的方法，其特征在于所述有机材料包括氧化剂。

8.权利要求7的方法，其特征在于所述氧化剂为高氯酸钠、高氯酸钾、氯酸钠、氯酸钾、硝酸钠或者硝酸钾。

9.权利要求7方法，其特征在于所述有机材料在所述屏幕烘烤期间以低于大约1.10重量％/min的速率蒸发。

10.权利要求7方法，其特征在于所述有机材料在所述烧料固化步骤期间以低于大约2.5重量％/min的速率蒸发。

11.制造用于彩色阴极射线管(CRT)(10)的荧光屏(22)组件的方法，其特征在于以下步骤：

在荧光屏面板(12)的内表面提供荧光屏组件，其中所述荧光屏组件包括在其表面施涂的有机材料上形成的金属层，所述有机材料具有至少两种具有不同的热分解特征的组分；

将所述荧光屏组件暴露于第一速度温度升高，其终于第一温度，在该温度第一组分开始蒸发；

将所述荧光屏组件暴露于第二速度温度升高，其起始于第一温度和终于第二温度，以蒸发第一组分；

将所述荧光屏组件暴露于第三速度温度升高，其起始于第二温度和终于第三温度以蒸发第二组分；和

将所述荧光屏暴露于任何另外的速度温度增加以蒸发任何另外的组分，由此从所述屏幕除去所述有机材料，使得所述屏幕组件可以被加工成CRT，和其中每个速度的温度升高产生的气体分解产物的体积速率低于相应的气体分解产物的相应的扩散速率。

12.权利要求11的方法，其特征在于：

第一速度温度升高为最高9.0℃/min的平均值，持续至少22.4min，第一速度温度升高终于大约225℃和开始蒸发第一组分；

第二速度温度升高为最高1.0℃/min的平均值，持续至少15min，第二速度温度升高起始于大约225℃和终于大约240℃以蒸发第一组分；

第三速度温度升高为最高0.75℃/min的平均值，持续至少80min，第三速度温度升高起始于大约240℃和终于大约300℃以蒸发第二组分；和

在另外的步骤中引入另外的速度温度升高，这些步骤是：

将所述荧光屏组件暴露于第四速度温度升高，其为最高2.0℃/min的平均值，持续至少25min，第四速度温度升高起始于大约300℃和终于大约350℃以蒸发第三组分；和

将所述荧光屏组件暴露于第五速度温度升高，其为最高9.0℃/min的平均值，持续至少12.2min，第五速度温度升高起始于大约350℃和终于大约460℃以蒸发第四组分。

13.权利要求12的方法，其特征在于第一组分包括草酸铵一水合物(AOM)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

14.权利要求12的方法，其特征在于第二组分包括草酸铵一水合物(AOM)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)(PHEM)。

15.权利要求12的方法，其特征在于第三组分包括聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)(PHEM)。

16.权利要求12的方法，其特征在于所述第四组分包括聚苯乙烯(PS)和聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)(PHEM)。