JP3710812B2 - スクリーン組立体の電子写真的製造方法 - Google Patents
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Description
発明の背景
1990年5月1日にダッタ(Datta)他に発行された米国特許第4,921,767号及び1993年7月20日にリッドル(Riddle)他に発行された米国特許第5,229,234号に記載された電子写真スクリーニング(EPS)処理によれば、乾燥粉末化され、摩擦電気的に充電された発色性蛍光体は、乾燥粉末化され、摩擦電気的に充電された光吸収性マトリックスが重ねられた静電的に充電可能な光受容体上に逐次的に堆積される。光受容体は、好ましくは、有機導電性(OC)層の上に重なる有機光伝導性(OPC)層により構成され、両方の層は、CRTフェースプレートパネルの内面に逐次的に堆積される。最初に、光受容体のOPC層は、1992年1月28日にダッタ他に発行された米国特許第5,083,959号に記載されたタイプの適当なコロナ放電装置を使用して、正の電位まで静電的に充電される。次に、光受容体の選択された領域は、露光されない領域上の電荷に影響を与えることなく、上記領域を放電させるため可視光に晒される。続いて、摩擦電気的に負に充電された光吸収性材料は、実質的に連続的な光吸収性材料のパターンを形成するため、光受容体の充電された露光されていない領域に直接現像によって堆積させられる。以下、マトリックスと称される光吸収性材料のパターンは、中に開口領域を有する。EPS堆積形マトリックスの十分な光学濃度又は不透明度を得るため、十分な量の光吸収性材料を集積することが必要である。しかし、その結果として、マトリックスは、かなり粗い表面を持つ。光受容体及びマトリックスは、静電的電荷を上に与えるため、コロナ放電装置によって再充電される。光受容体上の電荷は、先に堆積させられたマトリックス上の電荷と同じ電荷からなることが望ましいが、しかし、光受容体及びマトリックスは、必ずしも同一電位まで充電しなくてもよいことが判定された。実際上、マトリックスの電荷アクセプタンスは、光受容体の電荷アクセプタンスとは異なる。従って、光受容体の別の選択された領域がその領域を放電させるため可視光に晒されたとき、摩擦電気的に充電された発色性蛍光体材料で容易にリバーサル現像が行えるようにするため、マトリックスは、光受容体の露光されていない領域上の正の電荷とは異なる大きさの正の電荷を維持する。この電荷の差は、正に充電された発色性蛍光体材料の堆積に影響を与え、蛍光体は、蛍光体の露光されていない領域上の電荷よりもマトリックス上の電荷によって強く反発されるようになる。このようなマトリックスのより強い反発効果は、発色性蛍光体を蛍光体上の所望の位置から僅かに偏位させる。マトリックスの反発効果は小さいが、それにも係わらず、その効果は、発色性蛍光体ラインの幅を狭小化させるのに十分であるため、ラインはマトリックスのエッジに接触並びに重なることがない。かくして、僅かなギャップが蛍光体ラインと周囲のマトリックスとの間に生じる。上記ギャップは、各画像内の蛍光体の輝度を低下させるので許容されない。更に、反射的な裏材と、スクリーン組立体へのアノード接触とを提供するため、スクリーン組立体がアルミニウム処理されたとき、上記ギャップは視認性がある。
EPS堆積形マトリックスの反発効果を低減する一方法は、1994年5月27日にリット(Ritt)他により出願され、発明の名称が「電子写真的蛍光体堆積の方法」である係属中の米国特許出願第250,231号に記載されている。上記出願では、EPS堆積形マトリックスを使用する代わりに、通常の湿式スラリーマトリックスが、1971年1月26日にメイアウド(Mayaud)に発行された米国特許第3,558,310号に記載された処理により形成される。通常のマトリックスは、フェースプレートの内面に直接形成される。従来のマトリックスは、薄く、滑らかであり、かつ、OC及びOPC層がその上に直接堆積されるように所望の不透明度を有する。更に、上にあるOC及びOPC層は、マトリックスとEPS堆積形蛍光体との間の静電的な相互作用を除去する。しかし、スクリーニング動作の効率を改良し、完全に乾式のスクリーニング処理を得るため、上記の有害な静電的な相互作用を伴うことなく、EPS処理によりマトリックスを堆積させることが望ましい。
従って、マトリックスが3個の発色性蛍光体のEPS堆積中に静電的に充電されないように従来のEPS堆積形のマトリックスを電気的に絶縁し、蛍光体がマトリックスに対し適切に重ね合わされるようにスクリーン組立体の次の処理のため滑らかな表面を与えるプレーナ化層を形成する必要がある。
発明の概要
本発明によれば、カラーCRT用のフェースプレートパネルの内面にルミネッセンススクリーン組立体を電子写真的に製造する方法は、有機導電性(OC)層を形成するため、上記パネルの内面を揮発性有機導電性材料で被覆する段階と、有機光伝導性(OPC)層を形成するため、揮発性光伝導性材料で上記OC層を被覆する段階とからなる。そのとき、実質的に均一な電圧が上記OPC層上に確定され、上記OPC層の選択された領域は、上記OPC層の露光されていない領域上の電圧に影響を与えることなく、その上の電圧に影響を与えるため可視光に晒される。次に、摩擦電気的に充電された光吸収性スクリーン構造体材料は、中に開口領域を有する実質的に連続的な光吸収性材料のマトリックスを形成するため、上記OPC層の上記露光されていない領域の上に堆積される。本発明の方法が従来の方法よりも改良されているのは、本発明が、上記OPC層の上にプレーナ化層を形成する段階と、第2のOC層を形成するため、第2の揮発性有機導電性材料の被覆で上記プレーナ化層を被覆する段階と、次に、第2のOPC層を形成するため、第2の揮発性有機光伝導性材料で上記OC層を被覆する段階とを更に含む点である。
【図面の簡単な説明】
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明を行う。図面において、
図1は、本発明に従って作成されたカラーCRTの軸方向部分断面の平面図であり、
図2は図1に示された管のスクリーン組立体としての断面図であり、
図3乃至8は、EPS処理における幾つかの通常の段階中のフェースプレートパネルの断面図であり、
図9は、新規な処理の一実施例によるフェースプレートパネルの断面図であり、
図10は、新規な処理の第2の実施例に従って作成されたフェースプレートパネルの断面図である。
好ましい実施例の詳細な説明
図1には、矩形状ファンネル15により連結された矩形状フェースプレートパネル12と管状ネック14とからなるガラスエンベロープ11を有するカラーCRT10が示される。ファンネル15は、アノードボタン16と接触し、ネック14内に延在する内部伝導性被膜(図示しない)を有する。パネル12は、ビューイングフェースプレート又はサブストレート18と、周辺フランジ又は側壁20とにより構成され、ガラスフリット21によりファンネル15に封止される。3色蛍光体スクリーン22は、フェースプレート18の内面上に置かれる。図2に示されるように、スクリーン22は、循環式の順番で、色の組、或いは、3本の縞又は三つ一組の画素に配置された赤色発色蛍光体の縞R、緑色発色蛍光体の縞G及び青色発色性蛍光体の縞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。縞は、電子ビームが発生させられる平面に略垂直な方向に延在する。上記実施例の通常のビューイングポジションにおいて、蛍光体の縞は垂直方向に延在する。好ましくは、少なくとも蛍光体の縞の一部分は、従来技術において知られるように非常に薄い光吸収性マトリックス23に重なる。更に、新規の処理によりドットスクリーンを形成可能である。好ましくは、アルミニウムの薄い導電性層24は、スクリーン22の上に重なり、均一な電位をスクリーンに印加し、蛍光体素子から放出された光をフェースプレート18を介して反射する手段を提供する。スクリーン22及び上に重なるアルミニウム層24は、スクリーン組立体を構成する。多開口形色選択電極又はシャドーマスク25は、通例的な手段により、スクリーン組立体に対し所定の間隔の関係で取外し自在に取り付けられる。
図1に破線で概略的に示された電子銃26は、ネック14内の中心に取り付けられる。3本の電子ビームを発生させ、コンバージェンスパスに沿ってマスク25の開口を介してスクリーン22に電子ビームを向ける。電子銃は、通常のものであり、従来知られている適当な銃であれば構わない。
管10は、ファンネル・ネック接合の領域にあるヨーク30のような外部磁気偏向ヨークと共に使用するよう設計される。ヨーク30が作動されたとき、ヨーク30は、3本の電子ビーム28を、スクリーン22の全体を矩形状ラスタで水平及び垂直方向に電子ビームを走査させる磁界に従わせる。偏向の初期平面(零偏向)は、ヨーク30の中間周辺で図1のラインP−Pにより示される。簡単化のため、偏向ゾーン内の偏向ビームパスの実際の曲率は示されない。
スクリーンは、米国特許第4,921,767号に記載されたEPS処理により製造される。処理の一部は図3乃至8に示される。最初に、パネル12は、従来より知られているように、パネルを腐食性溶液で洗浄し、それを水中で洗い流し、緩衝フッ化水素酸でエッチング処理し、再度水で洗い流すことにより、光吸収性マトリックス23の堆積のため調製される。次に、フェースプレートパネル12のビューイング領域18の内面は、上にある揮発性有機光伝導性(OPC)層34に電極を設ける有機導電性(OC)層32を形成するため、揮発性有機導電性材料で被覆される。OC層32及びOPC層34は、共に光受容体36を形成する。上にOPC層34を伴うOC層32からなる光受容体36を有するフェースプレート構造体は、図3に示される。OC層32のための適当な材料は、1994年12月6日にダッタ他に発行された米国特許第5,370,952号に引用されたある第四アンモニウム高分子電解質を含む。OPC層34は、OC層32の上に被覆される溶液を提供する適当な樹脂、電子ドナー材料、電子アクセプタ材料、界面活性剤、及び有機溶媒から形成される。OPC層34を形成するため使用される適当な材料は、1993年12月22日にダッタ他により出願された係属中の米国特許出願第168,486号に記載されている。
EPS処理によりマトリックス23を形成するため、OPC層34は、図4に概略的に示され、かつ、米国特許第5,083,959号に記載されたコロナ放電装置38を用いて、約+200乃至+700ボルトの範囲内の適当な電位まで静電的に充電される。次に、シャドーマスク25はフェースプレートパネル12の中に挿入され、パネルは、図5に装置40として概略的に表わされたスリーインワン形ライトハウスに置かれ、ライトハウスは、シャドーマスクの開口を介して光を投影する光源42からの可視光でOPC層34を露光する。露光は、管10の電子銃26からの3本の電子ビームを疑似するため設けられた光源で3回以上繰り返される。光は、OPC層34の露光された領域を放電させ、次いで、その領域に蛍光体材料が堆積されるが、OPC層34の露光されていない領域には正の電荷を残す。3回目の露光後、パネルはライトハウスから取り除かれ、シャドーマスクはパネルから取り除かれる。
OPC層34の正に充電された領域は、1993年10月6日にリッドル他により出願された係属中の米国特許出願第132,263号に記載されているタイプの現像器44から、摩擦電気的に負に充電された光吸収性材料の粒子をその領域上に堆積させることにより、直接現像される。適当な光吸収性材料は、一般的に、450℃の管の処理温度で安定する黒の色素を含む。光吸収性材料を作成する際に使用するのに適当な黒の色素は、酸化マンガン鉄、酸化コバルト鉄、硫化鉄亜鉛、及び、絶縁性カーボンブラックを含む。上記の米国特許第4,921,767号に記載されているように、光吸収性材料は、色素、ポリマー、及び、材料に与えられた摩擦電気的電荷の大きさを制御する適当な電荷制御試薬を溶融混合することにより調製される。現像器44内の摩擦電気銃46は、光吸収性マトリックス粒子に負の電荷を与える。マトリックス材料の負に充電された光吸収性粒子は、OPC層34の放電された領域に付着されないが、放電された領域を取り囲む正に充電された領域に付着されるので、さもなければ発光蛍光体が次に重ねられる実質的に連続的なマトリックス内に開口またはウィンドウを形成する。上記の米国特許第5,229,234号に記載されているように、第2のマトリックス材料の堆積は、マトリックスの不透明度を増加させるため行われる。現像後のマトリックス23は図7に示される。51cm(20インチ)の対角寸法を有するフェースプレートパネルに対し、マトリックス内に形成されたウィンドウ開口は約0.13乃至0.18mmの幅を有し、マトリックスラインは約0.1乃至0.15mmの幅を有する。図8に示され、かつ、上記の米国特許第4,921,767号に記載されているように、マトリックス23の光吸収性材料は、次の処理中の材料の動きを防止するため、下にあるOPC層34に融合される。
米国特許第4,921,767号に記載された従来のEPS処理において、マトリックス被覆形のフェースプレートパネルは、正の電位まで均一に再充電され、電荷像を形成するためシャドーマスクの開口内に可視光を通過させることにより再露光され、発色性蛍光体で現像される。しかし、上記の如く、従来技術の場合に、マトリックス23は、再充電段階中に、OPC層34により得られた静電的な電位とは異なり、それよりも大きい正の静電的な電位を得る。マトリックス23上の正の電圧が高くなると共に、摩擦電気的に正に充電された蛍光体粒子を反発するので、蛍光体粒子はマトリックス内の開口を完全には埋め尽くさないが、好ましくない小さいギャップを残す。
上記のギャップを除去するため、マトリックス23は、次に堆積される蛍光体から静電的に絶縁される必要がある。これは、プレーナ化層35をOPC層34上に形成し、次に、プレーナ化層35を第2のOC層132及び第2のOPC層134で被覆することにより実現される。図9に示された本発明の第1の実施例によれば、プレーナ化層35は分離した層ではないが、上記の如く、マトリックス23をOPC層34に融合することにより形成される。これは、光吸収性マトリックス材料上のポリマー被覆を溶融し、或いは、融合作用によりマトリックス材料をOPC層34に吸収させることにより実現される。次に、プレーナ化層35は、第2のOC層132を形成するため、OC層32のため使用された材料と同じ第2の揮発性有機導電性被覆材料で被覆される。OC層132は、次に、第2のOPC層134を形成するため、OPC層34を形成するため使用された揮発性有機光伝導性被覆材料と同じ材料で被覆される。この構造により、EPS堆積形マトリックス23の十分な電気的絶縁が得られるので、マトリックスは、以下に説明する蛍光体の堆積中に第2のOPC層134上の電荷に影響を与えない。
本発明の方法の第2の実施例は図10に示される。第2の実施例は、特に、EPS堆積形のマトリックス23が、要求された不透明度を与えるため集積され、連続的なOC層の直接的な被覆を阻害する粗い表面を有する場合に有効である。従って、別個のプレーナ化層135は、ペンシルベニア州フィラデルフィア市のローム アンド ハース(ROHM and HAAS)社よりRHOPLEX B−74という商品名で販売されるタイプの薄膜化エマルジョンを塗布することにより、マトリックス及びOPC層34の上に設けられる。薄膜化エマルジョンは、スクリーンを適当な温度でベーキング処理することにより除去可能な揮発性樹脂を含む。プレーナ化層135が形成された後、上記の第2のOC層132がその上に被覆され、次に、OPC層134がOC層132の上に被覆される。プレーナ化層135は、スクリーン組立体の第2のOC層132及び第2のOPC層134をプレーナ化層135の上に形成するため、滑らか、かつ、適度に平坦な表面を与え、マトリックス23と、次に堆積される発色性蛍光体との間で相互関連又は重ね合わせを可能にさせる。第2の実施例の考えられる欠点は、付加的な量の有機薄膜化材料がスクリーン構造体に添加され、スクリーンのベーキング処理段階の間に除去しなければならない点である。
スクリーンの更なる処理は従来のEPS処理と類似する。第2のOPC層134は、米国特許第5,083,959号に記載されたコロナ放電装置を用いて均一に静電的に充電され、このコロナ装置は、第2のOPC層134を約+200乃至+700ボルトの範囲内の電圧まで充電する。シャドーマスク25は、次に、パネル12の中に挿入され、正に充電された第2のOPC層134は、シャドーマスク25を介して、ライトハウス(図示しない)内に配置されたキセノンフラッシュランプ、又は、マーキュリアークのような十分な強度の他の光源からの光で露光される。管の電子銃からの1個の電子ビームの角度と一致した角度でシャドーマスク25内の開口を通る光は、その光が入射した第2のOPC層134上の照明された領域を放電させる。シャドーマスクはパネル12から取り外され、パネルは第1の蛍光体現像器に置かれ、第1の蛍光体現像器は図示されないが、上記の米国特許出願第132,263号に記載されている。第1の発色性蛍光体材料は、現像器内で正に摩擦電気的に充電され、第2のOPC層134の方に向けられる。正に充電された第1の発色性蛍光体材料は、第2のOPC層134上の正に充電された領域により反発され、従来技術において“リバーサル”現像として知られた処理によりその放電された領域に堆積させられる。リバーサル現像において、スクリーン構造体材料の摩擦電気的に充電された粒子は、OPC層134の同様に充電された領域により反発され、放電された領域に堆積される。第1の発色性蛍光体の各ラインの寸法は、各開口の完全な被覆と、開口を取り巻く光吸収性マトリックス材料の僅かな重なりとを与えるため、マトリックス内の開口の寸法よりも僅かに大きい。パネル12は、次に、上記のコロナ放電装置を用いて再充電される。正の電圧が第2のOPC層134の上と、第2のOPC層134上に堆積させられた第1の発色性蛍光体材料の上とに確定される。光の照射及び蛍光体の現像段階は、残りの2個の各発色性蛍光体に対し繰り返され、ライトハウス内の光の位置は、各照射に対し、上記の係属中の米国特許出願第250,231号に記載された方法に従う。第2のOPC層134上の他の2個の発色性蛍光体の各ラインの寸法は、ギャップが生じないこと、並びに、開口を取り巻く光吸収性マトリックス材料の僅かな重なりが得られることを保証するため、マトリックス開口の寸法よりも大きい。3個の発色性蛍光体は、1994年4月30日にリット他により出願された米国特許出願第297,740号に記載された態様で第2のOPC層134に固定される。スクリーン構造体は、次に、ルミネッセンススクリーン組立体を形成するため、薄膜化され、アルミニウム処理される。スクリーン組立体の製造に使用される有機材料が多量であるため、従来技術において知られるように、揮発させられた有機物がアルミニウム層にブリスターを生じさせることなく漏れるように小さい開口をアルミニウム層に設けるため、アルミニウム処理の前に、ホウ酸又は蓚酸アンモニウムが薄膜化されたスクリーン構造体に噴霧される。スクリーン組立体は、スクリーン組立体の揮発性構成物を強制的に除くため、約30分間、約425℃の温度でベーキング処理される。
Claims (6)
- 第1の有機導電性(OC)層(32)を形成するため、フェースプレートパネル(12)の内面を揮発性有機導電性材料で被覆する段階と、
第1の有機光伝導性(OPC)層(34)を形成するため、上記第1のOC層を揮発性光伝導性材料で被覆する段階と、
実質的に均一の静電的な電圧を上記第1のOPC層に確定させる段階と、
上記第1のOPC層の露光されていない領域の電圧に影響を与えることなく、上記第1のOPC層の選択された領域の電圧に影響を与えるため、上記第1のOPC層の選択された領域を可視光で露光する段階と、
中に開口を有する光吸収性材料の実質的に連続的なマトリックス(23)を形成するため、摩擦電気的に充電された光吸収性スクリーン構造体材料を上記第1のOPC層の露光されていない領域に堆積させる段階とからなるルミネッセンススクリーン組立体をカ
ラーCRT(10)用の上記パネルの上記内面に電子写真的に製造する方法であって、
a)プレーナ化層(35,135)を形成する段階と、
(b)第2のOC層(132)を形成するため、上記プレーナ化層を第2の上記揮発性有機導電性材料の被膜で被覆する段階と、
(c)第2のOPC層(134)を形成するため、上記第2のOC層を第2の上記揮発性有機光導電性材料の被膜で被覆する段階とを更に有することにより改良された方法。 - 上記プレーナ化層(35)は上記光吸収性材料を上記第1のOPC層(34)に融合することにより形成される請求項1記載の方法。
- 上記プレーナ化層(135)は、上記第1のOPC層(34)と上記光吸収性マトリックス(23)材料との上に重なる適当な薄膜を塗布することにより形成される請求項1記載の方法。
- (d)実質的に均一な静電的な電圧を上記第2のOPC層(134)に再確定する段階と、
(e)上記第2のOPC層の選択された領域の電圧に影響を与えるため、上記第2のOPC層の選択された領域を可視光で露光する段階と、
(f)第1の発色性蛍光体が、第1の色の位置に対応した上記マトリックス(23)内の上記開口領域と、上記開口領域を取り囲む上記光吸収性材料の少なくとも一部分との上に重なるように、摩擦電気的に充電された第1の発色性蛍光体を上記第2のOPC層の上記露光され、選択された領域に堆積させる段階と、
(g)静電的な電圧を再確定させるため、上記第2のOPC層の露光されていない領域及び上記第1の発色性蛍光体を再充電する段階と、
(h)上記第2のOPC層の露光されていない領域及び上記第1の発色性蛍光体の電圧が影響されないままの状態を保つと共に、上記第2のOPC層の選択された領域の電圧に影響を与えるため、上記第2のOPC層の選択された領域を光源からの可視光で露光する
段階と、
(i)第2の発色性蛍光体が、第2の色に対応した上記マトリックス内の上記開口領域と、上記開口領域を取り囲む上記光吸収性材料の少なくとも一部分との上に重なるように、摩擦電気的に充電された第2の発色性蛍光体を上記第2のOPC層の上記露光され、選
択された領域に堆積させる段階とを更に有する請求項1記載の方法。 - (j)静電的な電圧を確定させるため、上記第2のOPC層(134)の露光された領域と、上記第1及び第2の発色性蛍光体を再充電する段階と、
(k)上記第2のOPC層の露光されていない領域と、上記第1及び第2の発色性蛍光体との電圧が影響されないままの状態を保つと共に、上記第2のOPC層の選択された領域の電圧に影響を与えるため、上記第2のOPC層の選択された領域を上記光源からの可視光で露光する段階と、
(l)第3の発色性蛍光体が、上記マトリックス(23)内の残りの開口領域と、上記開口領域を取り囲む上記光吸収性材料の少なくとも一部分との上に重なるように、摩擦電気的に充電された第3の発色性蛍光体を上記第2のOPC層の上記露光され、選択された領域に堆積させる段階とを更に有する請求項4記載の方法。 - (m)上記蛍光体を上記ルミネッセンススクリーンの上記第
2のOPC層(134)に固定する段階と、
(n)上記固定されたスクリーンを薄膜化する段階と、
(o)上記薄膜化されたスクリーンをアルミニウム処理する段階と、
(p)上記ルミネッセンススクリーン組立体を形成するため、上記アルミニウム処理されたスクリーンから揮発性構成物を除去すべく上記アルミニウム処理されたスクリーンをベーキング処理する段階とを更に有する請求項5記載の方法。
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