JP2829703B2 - 発光スクリーン構体を電子写真的に形成する方法 - Google Patents

発光スクリーン構体を電子写真的に形成する方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、陰極線管（ＣＲＴ）
のスクリーン構体を電子写真的に製造する方法に、更に
具体的には、蛍光体材料を被着した後、摩擦電気的に帯
電させた（荷電された）マトリクス材料を電子写真的に
被着する方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】１９９０年５月１日付でダッタ（Datta
）氏他に付与された米国特許第４９２１７６７号に
は、摩擦電気的に帯電させたマトリクス材料及び蛍光体
材料を用いてＣＲＴの発光スクリーン構体を電子写真的
に製造する方法が示されている。この特許の方法では、
導電性層上に設けられた光導電性層を正の電位に静電気
的に帯電させ、これをライトハウス内に配置したキセノ
ンフラッシュランプからの光でシャドウマスクを通して
露光する。この露光を３つの相異なるランプ位置からの
光で計３回繰り返して、後にスクリーンを形成するため
に、発光蛍光体が被着される光導電性層の領域を放電し
て静電気的な像を生じさせる。次いで、シャドウマスク
を取り外し、摩擦電気的に（負に）帯電した吸光性マト
リクス材料の粒子を、光導電性層のマトリクス開口を定
める正に帯電した領域上に直接被着する。
【０００３】マトリクスの形成後、光導電性層を再び正
電位に帯電させてから、シャドウマスクを介した光で露
光し、３つの摩擦電気的に（正に）帯電した発光蛍光体
の第１のものが被着される領域を放電させる。蛍光体を
被着する前に、再びシャドウマスクをフェースプレート
パネルから取り外す。次いで、第１の摩擦電気的に（正
に）帯電した蛍光体を、光導電性層の放電された領域上
に反転現像によって被着する。同様のプロセスを更に２
回繰り返して、第２及び第３の色光放出蛍光体材料を被
着させる。
【０００４】この米国特許第４９２１７６７号の方法の
１つの欠点は、光導電性層を放電させて、蛍光体の他に
マトリクス材料も被着できるようにするためには１回余
分にシャドウマスクの挿入と除去を行う必要があること
である。このような工程が付加されると装置及びプロセ
スにかかるコストと時間が増え、また、スクリーンやマ
スクを損傷させる可能性が高くなる。別の欠点は、被着
したマトリクスが十分な不透光度を持つようにすること
が難しいことである。不透光度は、マトリクス開口中に
被着される吸光性材料の量に比例する。電子写真的スク
リーン形成プロセスでは、マトリクスの不透光度を高く
するためには、光導電性層上に形成されるパタンを有す
る静電像に大きな電位コントラストを持たせることが必
要である。５１cm対角線寸法のＣＲＴにおいては、同じ
色の光放出蛍光体についていえば、ラインの幅が約０．
２７mmで、ピッチ、即ち、相互間隔が約０．８４mm（３
３ミル）であるのに対し、マトリクスのラインは約０．
１〜０．１５mm（４〜６ミル）の幅しかなく、しかも、
隣接するマトリクスのライン相互間のピッチは約０．２
８mm（１１ミル）しかない。このように、マトリクスの
ラインのサイズ及び間隔が小さいことにより、像の形成
がますます困難になってしまう。
【０００５】フラッシュランプ光源が長いことと、マト
リクス像のパタン形成に必要な３回の露光のためにシャ
ドウマスクのスロット即ち開孔を通過する光が回折する
こととが複合した影響によって、光導電性層上に部分的
に重畳する半影部分が生じてしまう。この半影部分は完
全な黒ではないが、その光のレベルは、光導電性層の光
が強く当たる部分の光のレベルの約２５％である。言い
換えれば、シャドウマスクを介した露光では、完全に光
が当たる部分又は完全に黒くなる部分からなる光のパタ
ンは形成されず、光の強度が低いグレーの半影部分によ
って互いに分離された明るい領域からなるパタンが形成
される。従って、光導電性層上に形成されるパタンを有
する静電像の電位のコントラストは、蛍光体のための露
光における場合よりもマトリクスのための露光において
かなり小さくなり、従って、その結果生じるマトリクス
のラインは、特にラインの端縁部において、所要の不透
光度よりも低い不透光度となってしまう。上述のシャド
ウマスクを介した光の回折パタンのために、露光時間を
長くしても電位コントラストは改善できないことがわか
った。何故なら、光導電性層の電位コントラストは、露
光時間が長くなるにつれて最大になった後、減少してい
くからである。
【０００６】
【発明の概要】ＣＲＴのフェースプレートパネルの内面
に発光スクリーン構体を形成するための電子写真的プロ
セスにおいて、先ず、パネルを導電性層でコーティング
し、その上を光導電性層でコーティングする。多数の
赤、緑、青色発光蛍光体スクリーン素子が、循環的な順
序で配列された色群をなしてパネルの面上に被着され
る。次に、光導電性層に電荷を与える。電荷は、光導電
性層の蛍光体スクリーン素子の下にある領域では弱めら
れているが、蛍光体スクリーン素子を互いに分離してい
る露出した領域では何ら影響を受けない。少なくともこ
の露出領域に化学線を照射して、この領域の放電を行
う。光導電性層の露出領域は、その上に適切な摩擦電気
的な電荷を有する吸光性マトリクス材料粒子を被着する
ことによって反転現像される。
【０００７】
【詳細な説明と推奨実施例】図１は、矩形フェースプレ
ートパネル１２とこれに矩形ファンネル１５によって接
続された管状ネック１４とを備えたガラス外囲器１１を
有するカラーＣＲＴ１０を示す。ファンネル１５には、
アノードボタン１６と接触し、ネック１４中にまで伸び
る内部導電性コーティング（図示せず）が施されてい
る。パネル１２は、観察フェースプレート即ち基板１
８、及びガラスフリット２１でファンネル１５に封着さ
れた周縁フランジ即ち側壁２０を含んでいる。３色蛍光
体スクリーン２２がフェースプレート１８の内面に支持
されている。図２に示すように、スクリーン２２は、好
ましくは、循環的順序で配列された３本のストライプか
らなる色群即ち画素、即ち３つ組として構成され、か
つ、電子ビームが生成される面に全体として垂直な方向
に伸びる赤、緑、青の発光蛍光体ストライプＲ、Ｇ、Ｂ
からなる複数のスクリーン素子を含むラインスクリーン
である。５１cm対角線寸法のＣＲＴの場合、代表的に
は、蛍光体ストライプの各々は、約０．２７mmの幅Ａ
と、約０．８４mmのピッチＢを有している。この実施例
の通常の観察位置で見ると、蛍光体ストライプは吸光性
マトリクス材料２３で互いに分離されている。代表的な
ものでは、マトリクスのラインは約０．１０〜０．１５
mmの幅Ｃと、約０．２８mmのピッチＤを有している。或
いは、スクリーンはドットスクリーンでもよい。好まし
くはアルミニウム製の薄い導電性層２４がスクリーン２
２上に形成されており、これがスクリーンに均一な電位
を印加する手段と蛍光体素子から放射される光をフェー
スプレート１８を通して反射する手段とを提供する。ス
クリーン２２、マトリクス２３及びその上のアルミニウ
ム層２４によってスクリーン構体が構成されている。
【０００８】再度、図１を参照すると、多孔色選択電極
即ちシャドウマスク２５が、通常の手段によりスクリー
ン構体に対して予め定められた間隔をおいて取り外し可
能に取り付けられている。図１に破線で概略的に示した
電子銃２６がネック１４内に中心合わせして配置されて
いる。この電子銃２６は３本の電子ビーム２８を生成し
てこれを集中径路に沿ってマスク２５中の開孔即ちスロ
ットを通してスクリーン２２に指向させる。
【０００９】ＣＲＴ１０は、ヨーク３０のような、ファ
ンネル−ネック接合領域に配置した外部磁気偏向ヨーク
と共に使用するように構成されている。このヨーク３０
を付勢すると、ヨーク３０によって３本のビーム２８が
磁界の影響を受け、これによってビームが水平方向及び
垂直方向に走査されて、スクリーン２２に矩形のラスタ
が描かれる。偏向の初期平面（０偏向時）は図１にヨー
ク３０のほぼ中央に線Ｐ−Ｐで示す。簡略化のため、偏
向部分の偏向ビーム径路の実際の湾曲は図示していな
い。
【００１０】スクリーン２２は図３にブロック図として
示した電子写真的プロセスによって生成される。このプ
ロセスの中の選択された幾つかの工程を図４ａ〜図４ｇ
に概略的に示す。このプロセスは、前述の米国特許第４
９２１７６７号及び１９９１年７月２日付でリット（Ri
tt）氏他に付与された米国特許第５０２８５０１号に開
示されているプロセスに似たものである。
【００１１】本願のプロセスでは、パネルを前処理する
技術で知られているように、最初にパネル１２を苛性ア
ルカリ液で洗浄してから水洗し、緩衝フッ化水素酸でエ
ッチングして再び水洗する。次いで、図３及び図４ａに
示すように、観察フェースプレート１８の内面を有機導
電性（ＯＣ）層３２を形成する導電性有機材料でコーテ
ィングする。ＯＣ層３２はその上に形成される有機光導
電性（ＯＰＣ）層３４に対する電極として作用する。Ｏ
Ｃ層３２及びＯＰＣ層３４の双方は、約４２５℃の温度
で揮発させることができるものである。図４ｂに示すよ
うに、ＯＰＣ層３４は、暗くした環境下で、１９９２年
１月２８日付でダッタ氏他に付与された米国特許第５０
８３９５９号に記載されている形式のコロナ荷電装置３
６によって約２００〜６００Ｖの正電位に荷電される。
シャドウマスク２５がパネル１２に挿入され、ＯＰＣ層
３４の緑色発光蛍光体材料が被着される位置に対応する
領域を化学線、例えば、図４ｃに示す第１のライトハウ
ス（レンズ４０で表す）内に配置されたキセノンフラッ
シュランプ或いは水銀蒸気ランプ３８からの光で露光す
ることによって選択的に放電させる。
【００１２】第１のライトハウス内のランプの位置は、
緑色蛍光体に入射する電子ビームの集中角に近似する角
度で光が進むような位置とされている。次に、シャドウ
マスク２５をパネル１２から取り外し、パネルを、図４
ｄに示した、適切に調製された緑色発光蛍光体スクリー
ン構造材料の乾燥粉末状粒子を入れた第１の現像機４２
に移す。この乾燥粉末状蛍光体粒子は、蛍光体粒子をカ
プセル化し、その上に摩擦電気的な正電荷を生じさせる
ことができる適切な電荷制御材料で予め表面処理されて
いる。正に帯電した緑色発光蛍光体粒子は、現像機から
放出され、ＯＰＣ層３４の正に帯電した領域には反発し
て付着せず、ＯＰＣ層３４の露光された放電された領域
上に被着される。これは「反転現像」として知られる。
蛍光体粒子の表面処理及び摩擦電気的荷電処理とＯＰＣ
層３４の現像は、上記米国特許第４９２１７６７号に開
示されている。
【００１３】荷電、選択的な放電及び蛍光体現像のプロ
セスが、スクリーン構造材料の乾燥粉末状青色発光及び
赤色発光蛍光体粒子についても繰り返して行われる。Ｏ
ＰＣ層３４の正に帯電した領域を選択的に放電させるた
めの化学線による露光を、それぞれ、青色蛍光体に入射
する電子ビーム及び赤色蛍光体に入射する電子ビームの
集中角に近似する角度で光が進むような位置にランプが
配置されている第２と第３のライトハウスで順次行う。
青色発光蛍光体粒子及び赤色発光蛍光体粒子も摩擦電気
的に正電位に帯電させることが出来るように表面処理さ
れている。青色発光蛍光体粒子及び赤色発光蛍光体粒子
は、第２と第３の現像機４２から放出されて、予め被着
されているスクリーン構造材料の正に帯電した領域には
反発して付着せずに、ＯＰＣ層３４の放電された領域に
は被着し、青色発光蛍光体素子及び赤色発光蛍光体素子
のそれぞれを生成する。
【００１４】マトリクス２３はＯＰＣ層３４とその上の
蛍光体とを約２００〜６００Ｖ、好ましくは約３５０Ｖ
の負電位に帯電させることによって形成される。図４ｅ
に示すように、荷電装置３６と同様であるが負のコロナ
放電を発生させることが出来る荷電装置３６’が使用さ
れる。この荷電によって、ＯＰＣ層３４の上に蛍光体粒
子が重なっている領域では弱く、ＯＰＣ層３４の互いに
隣接する蛍光体領域の間に露出している部分では強い静
電気的「映像引力（イメージ・フォース）」が形成され
る。
【００１５】図４ｆに示すように、３６５nmの波長の紫
外光を含むスペクトル分布を有する水銀アーク光源４４
を使用してＯＰＣ層３４をフラッド照明する。米国ニュ
ーヨーク州コーニング（Corning ）のコーニンググラス
社（Corning Glass Co. ）製のＮｏ．５８４０フィルタ
のような紫外線透過可視光遮蔽フィルタ４６を光源とＯ
ＰＣ層３４との間の適切な場所に配置して、このフィル
タによって４００nmよりも長い波長の光を除去してもよ
い。ＯＰＣ層３４に入射する紫外線によって露出領域
が、例えば、最初の電荷約−３５０Ｖから約−１９０Ｖ
（フラッド照明による露光後）まで放電される。しか
し、ＯＰＣ層３４の他の部分の上に設けられている蛍光
体材料は、入射光を吸収するが電荷は保持しているた
め、遮蔽効果を有しているので、その下にあるＯＰＣ層
の電荷は減少せず、蛍光体及びＯＰＣ層の電荷は約−３
５０Ｖに維持される。この発明のプロセスは、ＯＰＣ層
３４をフラッド光で露光することを利用したものである
ため、付加的な精密なライトハウスが不必要であり、ま
たマトリクスの露光の前にシャドウマスクを挿入し、露
光の後で取り外すという工程も必要ない。但し、この発
明のプロセスは、照明をＯＰＣ層３４の露出領域に限定
するためのマスクの使用を妨げるものではない。
【００１６】フラッド光による露光を行うと、ＯＰＣ層
の放電された露出領域と、蛍光体で覆われた負に帯電し
たＯＰＣ層の領域との間には大きな電位コントラストが
生じる。マトリクス材料は、通常、ＣＲＴ処理温度で安
定な黒色顔料、ポリマ及び適切な電荷制御剤を含んでい
る。上記米国特許第４９２１７６７号に記載されている
ように、電荷制御剤は、マトリクス粒子を摩擦電気的に
負に帯電しやすくするものである。次いで、パネル１２
がマトリクス現像機４２’上に配置される。マトリクス
現像機４２’から、負に帯電した吸光性マトリクス材料
の微細な粒子が図４ｇに示すように放出される。映像引
力は負に帯電したＯＰＣ層３４からの距離の２乗に反比
例して変化するため、負に帯電したマトリクス粒子は優
先的に、放電された露出ＯＰＣ領域の方に引き寄せられ
るが、蛍光体及びその下のＯＰＣ層３４では負電荷が減
少していないのでその負の電荷によって強くはねのけら
れる。このように、マトリクス粒子は蛍光体素子相互間
の負の帯電がより少ない間隙に向かい、より強く負に帯
電した蛍光体粒子で既に覆われている領域からははねか
えされる。従って、蛍光体の汚染は殆ど起こらない。従
って、高電位コントラストを用いたこの発明のマトリク
ス被着プロセスによって、上記米国特許第４９２１７６
７号及び第５０２８５０１号に開示された従来の電子写
真的マトリクス形成プロセスよりも、少ない処理工程で
より高い不透光度のマトリクスを形成することが出来
る。
【００１７】表面処理されたブラックマトリクス材料及
び緑色、青色及び赤色発光蛍光体粒子を含むスクリーン
構造材料は、ＯＰＣ層３４に静電気的に付着即ち接着さ
れる。上記米国特許第５０２８５０１号に記載されてい
るように、スクリーン構造材料の接着性は、その上に静
電気的に荷電された乾燥粉末状のフィルム形成樹脂を第
５の現像機（図示せず）により直接被着することによっ
て増大させることが出来る。ＯＣ層３２はフィルム形成
樹脂を被着する間は接地しておく。フィルム形成ステッ
プに進む前に、図４ｂに示したものと同様の荷電装置３
６を使用して約２００〜４００Ｖの実質的に均一な正電
位をＯＰＣ層３４に印加し、樹脂を吸引して均一な被着
が行われるようにする。この場合、樹脂は負に荷電され
る。この現像機としては、樹脂粒子を荷電する通常の静
電銃を用いてもよい。樹脂は、約１２０℃よりも低いガ
ラス転移温度／メルトフローインデックスを有し、かつ
約４００℃よりも低い熱分解温度を有する有機材料であ
る。
【００１８】樹脂は、水に不溶で、好ましくは電荷分布
を良くするために不規則な粒子形状を有し、約５０ミク
ロンよりも小さい粒径を持つ。推奨される材料は、ｎ−
ブチルメタクリレートであるが、他のアクリル樹脂、メ
チルメタクリレート及びポリエチレンワックスを使用し
ても好結果が得られた。約２ｇの粉末状フィルム形成樹
脂をフェースプレート１８のスクリーン表面２２上に被
着させる。次いで、適当な加熱源、例えば、輻射加熱器
を使用してフェースプレートを１００〜１２０℃の温度
で約１〜５分間加熱し、樹脂を溶かしてフィルム（図示
せず）にする。このようにして形成されたフィルムは水
に不溶であり、この後に、フィルムに厚さや均一性を付
加するために湿式フィルム形成ステップを行う必要があ
る場合には、保護バリヤとして作用する。或いは、スク
リーン構造材料に、この技術分野で知られているよう
に、水性エマルジョンを用いてフィルムを形成してもよ
い。ホウ酸、又は、シュウ酸アンモニウムの２〜４重量
％水溶液を、フィルム上に噴霧して通気促進コーティン
グ（図示せず）を形成する。次いで、パネル１２を、こ
の技術分野で知られているように、アルミニウム処理し
てアルミニウム層２４を形成し、これを約４２５℃の温
度で約３０〜６０分間、或いはスクリーン構体の揮発性
有機成分が除去されるまでベーキングする。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によって製造されたカラー陰極線管
の、一部を軸方向の断面で示す平面図である。
【図２】スクリーン構体を示す図１の陰極線管のフェー
スプレートパネルの断面図である。
【図３】この発明によるスクリーン構体製造プロセスの
ブロック図である。
【図４】図２のスクリーン構体の製造プロセス中の幾つ
かの選択された工程を示す図である。
【符号の説明】
１０ 陰極線管 １２ フェースプレートパネル ２３ 吸光性マトリクス ３２ 導電性層 ３４ 光導電性層
フロントページの続き (72)発明者 ジヨージ ミルトン エヒマン ジユニ ア アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 17601 ランカスター ヘレン・アベニ ユ 837 (56)参考文献 特開 平２−284331（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−258668（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−254362（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−32677（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 9/227

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 陰極線管のフェースプレートパネルの内
    面に発光スクリーン構体を電子写真的に形成する方法で
    あって、上記発光スクリーン構体は光導電性層で覆われ
    た導電性層と、循環する順序で色群をなして配列された
    多数の赤、緑及び青色発光蛍光体スクリーン素子とを含
    み、上記蛍光体スクリーン素子は、上記光導電性層の選
    択された領域を順次化学線に露光してその電荷に変化を
    与え、次いで、摩擦電気的に帯電した赤、緑及び青色発
    光蛍光体スクリーン材料をそれぞれ上記選択された領域
    に被着することにより形成されたものであり、かつ、上
    記各蛍光体スクリーン素子は上記光導電性層の上記蛍光
    体スクリーン素子によって覆われていない領域を覆うよ
    うに設けられた吸光性マトリクスによって相互に分離さ
    れており、上記マトリクスが、 上記光導電性層に、当初は、上記光導電性層の上記蛍光
    体スクリーン素子によって覆われている領域におけるよ
    りも上記覆われていない領域において大きい電荷を付与
    し；少なくとも上記蛍光体スクリーン素子間の上記光導
    電性層の上記覆われていない領域に化学線を照射するこ
    とにより、上記覆われていない領域を放電させ；上記覆
    われていない領域に適当な摩擦電気的な電荷を有するマ
    トリクス材料の粒子を被着して、上記覆われていない領
    域を現像することによって形成される、発光スクリーン
    構体を電子写真的に形成する方法。
  2. 【請求項２】 上記放電ステップが光導電性層全体をフ
    ラッド照明することを含んでおり、それによって上記光
    導電性層の上記覆われていない領域上の電荷が低減さ
    れ、一方、上記蛍光体スクリーン素子の下にある上記光
    導電性層の電荷が上記蛍光体スクリーン素子の遮蔽効果
    及びその上に残留する電荷のために実質的に影響を受け
    ないようにされている、請求項１に記載の発光スクリー
    ン構体を電子写真的に形成する方法。
  3. 【請求項３】 上記フラッド照明光が実質的に可視波長
    成分を持たず、３６５nmの波長を有している請求項２に
    記載の発光スクリーン構体を電子写真的に形成する方
    法。
  4. 【請求項４】 上記マトリクス粒子の上記適切な摩擦電
    気的な電荷が、上記光導電性層に形成された電荷と同じ
    極性を有し、上記覆われていない領域が反転現像によっ
    て現像されるものである、請求項１又は２に記載の発光
    スクリーン構体を電子写真的に形成する方法。
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