JPH088063B2 - カラー陰極線管の基板上に発光スクリーン構体を形成する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、発光スクリーン構体の製造方法に関し、
特に摩擦電気的に荷電した乾燥粉末状の表面処理したス
クリーン構体材料とフイルム形成用材料とを用いてカラ
ー陰極線管（CRT）用のスクリーン構体を電子写真的に
形成する方法に関する。

〔発明の背景〕

通常のシヤドウマスク形CRTは、繰返し周期的に配列
された相異なる３種のカラー光を放射する螢光体素子の
アレイよりなる映像スクリーンと、このスクリーンに向
けて３本の集中電子ビームを発生させる手段と、このス
クリーンとビーム発生手段との間に正確に配置された薄
い多孔金属シートからなる色選択構体すなわちシヤドウ
マスクと、を内部に有する排気された外囲器で構成され
ている。上記の多孔金属シートは、スクリーンに対して
陰となり、集中角の相違によつて各ビームは上記マスク
の開孔を通過した部分が所定発光色の螢光体素子を選択
的に励起する。この螢光体素子の周りは吸光性材料から
なるマトリクスで囲まれている。

静電的にスクリーンを形成するカラー陰極線管の製造
方法が、ランジ（H.G.Lange）氏に1969年10月28日付で
付与された米国特許第3475169号に開示されている。こ
の方法では、CRTのフエースプレートの内面を、揮発性
の導電材料で被覆し、次にその上を揮発性の光導電材料
層で被覆する。この光導電層を一様に荷電し、電荷潜像
を形成するようにシヤドウマスクを通して選択的に上記
光導電層を露光し、高分子量のキヤリヤ液を用いて現像
する。このキヤリヤ液は、光導電層の充分に荷電された
領域に選択的に被着して上記の潜像を現像するように、
所定発光色の螢光体粒子を懸濁液の形で多量に含んでい
る。これら荷電、露光および被着の工程を、スクリーン
の３種の色発光螢光体の各々に対して行なう。電子写真
的にスクリーンを形成する方法の改良案が、オリースレ
ージヤース（H.G.Olieslagers）氏他に1984年５月15日
付で付与された米国特許第4448866号に開示されてい
る。この特許の方法では、各螢光体粒子の被着工程後
に、隣接する螢光体粒子の被着パターン相互間にある光
導電層の部分を一様に露光することによつて、残留電荷
を減少すなわち放電させて、後の被着工程で光導電層を
より一様に再荷電できるようにすることにより、螢光体
粒子の付着性を強化している。

上記２つの引用特許は、電子写真的技法すなわち実質
的に湿式法を開示している。しかし、この湿式法には、
次世代の娯楽用装置が要求する高解像度と、カラー文字
・数字テキストを必要とするモニタやワークステーシヨ
ン等が要求する超高解像度とに適合できないという欠点
がある。さらに、上記湿式法（マトリクス形成処理も含
めて）では、多数の主処理工程を必要とし、長大な配管
工事をしなければならず、かつ清浄な水の使用も必要
で、更に螢光体の回収と再生とを必要とし、また螢光体
の露光および乾燥に多量の電気エネルギを必要とする。

ダツタ（P.Datta）氏他に1990年５月１日付で付与さ
れた米国特許第4921727号及び1988年12月21日付でダツ
タ（P.Datta）氏他が出願した米国特許出願第287356号
（特願平１−332458号に対応）、同第287358号（特願平
１−332457号に対応）には、螢光体粒子の摩擦荷電特性
を制御する結合材を含んだ螢光体粒子と摩擦電気的に電
荷された乾燥粉末状スクリーン構造材料とを用いて、CR
Tスクリーン構体を製造する改良方法が開示されてい
る。この製造方法による処理の間に、スクリーン構造材
料はフエースプレート上の光導電層に静電的に吸引され
る。その吸引力はスクリーン構造材料上の摩擦電荷の大
きさの関数である。比較的疎に結合された表面処理され
た材料を光導電層に固着させるのに、熱結合を用いてき
たが、この熱結合によると光導電層にときとしてひび割
れを生じ、製造工程中のそれ以後のフイルム形成段階で
このひび割れした光導電層部分が剥離することがあつ
た。さらに、前述の摩擦荷電法のうちのいくつかのもの
で使用している溶融可能な熱可塑性螢光体粒子被覆を使
わずにすむようにすることが望まれている。それは、こ
のような被覆が、螢光体の発光効率に望ましくない影響
を与える有機材料を添加することになるからである。そ
こで、螢光体の発光効率、スクリーンの一様性及び付着
力を増大させ、しかも光電層のひびわれや剥離によつて
製造中に生じるスクリーン構体の損失を阻止できるよう
な、改良された乾式フイルム形成法が必要であることが
判つた。

〔発明の概要〕

本発明による、CRTの基板上に発光スクリーン構体を
形成する方法は、上記基板上に予め定めたパターンで非
発光スクリーン構造材料の被覆を設ける工程と、上記基
板上に複数のカラー発光スクリーン構造材料を被着させ
る工程とを含んでいる。上記のカラー発光スクリーン構
造材料は、その周囲を上記非発光スクリーン構造材料に
よつて囲まれている。上記カラー発光および非発光スク
リーン構造材料上に静電的に荷電した乾燥粉末状レジン
を被着し、実質的に連続したフイルムを形成するよう
に、このレンジを溶融する。

〔推奨実施例の詳細な説明〕

第１図は、矩形状のフエースプレートパネル12とこれ
に矩形状のフアンネル15によつて結合された管状ネツク
14とを有するガラス外囲器11を備えたカラーCRT10を示
している。このフアンネル15は内部導電被覆（図示せ
ず）を有し、これはアノードボタン16に接触し、かつネ
ツク14内に伸延している。パネル12は観察用フエースプ
レートすなわち基板18と、その周縁フランジすなわち側
壁20とより成り、この側壁20はガラスフリツト21によつ
てフアンネル15に封着されている。フエースプレート18
の内面には３色螢光体スクリーン22が支持されている。
このスクリーン22は第２図に示されているが、それぞれ
赤色光放射、緑色光放射および青色光放射螢光体ストラ
イプＲ、ＧおよびＢからなる多数のスクリーン素子を含
む線スクリーン形式であることが好ましい。上記の素子
は、３本のストライプすなわち３つ組をなすカラーグル
ープまたは絵素として、繰返し順番に、しかも電子ビー
ムが発生する共通平面に対しほぼ垂直な方向に延長する
ように配列されている。この実施例の映像管を通常の観
察位置から見ると、螢光体ストライプは垂直方向に伸び
ている。これら螢光体ストライプは、周知のように、吸
光性のマトリクス材料23によつて互いに隔てられている
ことが望ましい。また、このスクリーンは、線スクリー
ンの代りにドツトスクリーンであつてもよい。アルミニ
ウムを可とする薄い導電性層24がスクリーン22上にあつ
て、螢光体素子から放射された光を反射させると共に、
スクリーン22に一様な電位を与えるための手段となつて
いる。スクリーン22とその上のアルミニウム層24がスク
リーン構体を構成している。

第１図に戻つて、外囲器11内にはスクリーン構体に対
して所定の間隔をおいて多孔色選択電極すなわちシヤド
ウマスク25が通常の手段によつて脱着可能に取付けられ
ている。第１図に破線で略示した電子銃26は、ネツク14
内の中心部に設けられていて、３本の電子ビームを発生
し、これらを集中経路に沿つてマスク開孔25を介してス
クリーン22に向けて投射する。電子銃26は、例えば1986
年10月28日付でモレル（Morrell）氏他に与えられた米
国特許第4620133号に開示された形式のバイポテンシヤ
ル型電子銃であるが、その他任意適用な形式のものでも
よい。

管10は、フアンネルとネツクとの結合部付近に配置し
たヨーク30のような外部磁気偏向ヨークと共に使用する
ようになつている。ヨーク30を付勢すると、ヨーク30は
３本のビーム28に磁界を作用させて、これらビームがス
クリーン22上に矩形ラスタを描くように水平及び垂直に
走査させる。偏向の開始面（零偏向面）はヨーク30のほ
ぼ中心に線Ｐ−Ｐ（第１図）で示されている。図の簡略
化のために、この偏向域における偏向ビーム経路の実際
のわん曲は図示していない。

スクリーン22は、第3a図乃至第3f図に略示された新し
い電子写真的方法で製作される。すなわち、最初にパネ
ル12を苛性アルカリ溶液で洗浄し、水ですすぎ洗いし、
緩衝弗化水素酸でエツチングし、再び水ですすぎ洗いす
るが、これらは周知の方法である。次にフエースプレー
トパネル18の内面の導電性材料層32で被覆する。この層
32はその上に形成される光導電性層34の電極となる。こ
の導電性層32の上に、揮発性の有機高分子（ポリメリツ
ク）材料と可視光に対して感応する適当な光電性染料と
溶剤を含む光導電性層34を被覆する。この導電性層32と
光導電性層34の形成方法は、前述の米国特許出願第2873
56号（特願平１−332458）中に開示してある。

導電性層32を被う光導電性層34に、第3b図に略示され
るような普通の正性コロナ放電装置36により暗黒状態で
荷電する。このコロナ放電装置36は層34を横切つて移動
し、同層34を＋200乃至＋700ボルトの範囲、好ましくは
＋200乃至＋400ポルトに荷電する。パネル12内にシヤド
ウマスク25を挿入し、この正に荷電した光導電層34を、
普通の露光用ライトハウス（スリーインワン・ライトハ
ウス……第3C図にレンズ40で示す）内に配置されたクセ
ノンフラツシユランプ38からの光でシヤドウマスクを介
して露光する。各露光工程後、ランプ位置を変えて、光
の入射角が電子銃からの電子ビームの入射角と同じにな
るようにする。スクリーンを形成するために後で光放射
螢光体を被着させる上記光導電性の領域の電荷を放電さ
せるために、異なつた３個所のランプ位置から計３回の
露光操作が必要である。この露光工程後、シヤドウマス
ク25をパネル12から外して、そのパネル12を第１現像器
42（第3d図）へ移す。第１現像器は、適切に調整された
乾燥粉末状の吸光性ブラツクマトリクススクリーン構造
材料粒子と、表面処理された絶縁性キヤリヤビード（図
示省略）を収容しており、このキヤリヤビードは直径が
約100乃至300ミクロンで、以下に述べるようにブラツク
マトリクス材料の粒子の摩擦電荷を与える作用をする。

適当なブラツクマトリクス材料は、一般に管の処理温
度450℃で安定な黒色顔料を含むものである。マトリク
ス材料の製造に使用するのに適する黒色顔料は、酸化鉄
マンガン、酸化鉄コバルト、硫酸亜鉛鉄及び絶縁性カー
ボンブラツクを含むものである。ブラツクマトリクス材
料は、顔料、高分子材料（ポリマー）及びマトリクス材
料に与えられる摩擦電荷の量を制御する適当な電荷制御
剤を、溶融−配合（メルト−ブレンデイング）して調製
する。この材料を平均粒径が約５ミクロンとなるように
粉砕する。

ブラツクマトリクス材料と表面処理されたキアリヤビ
ードとは、ブラツクマトリクス材料を約１〜２重量％と
して、現像器42の中で混合される。細かく粉砕されたマ
トリクス材料粒子が表面処理されたキヤリヤビードと接
触して、荷電、例えば負荷電されるように両材料を混合
する。負荷電されたマトリクス材料粒子は現像器42から
押出されて、光導電性層34の正に電荷された被露光領域
に吸引されて、その領域を直接に現像する。

マトリクス23を含む光導電性層34を、３種の摩擦荷電
された乾燥粉末状の表面処理された色光放射螢光体スク
リーン構造材料のうちの１つを被着するために、約200
乃至400ボルトの正電位となるように一様に再荷電す
る。放射効率を高めるには表面処理されていない螢光体
材料が望ましいが、前述の米国特許第4921727号及び米
国特許出願第287358号に記載されているように、表面処
理した螢光体材料を使用することがある。パネル12内に
シヤドウマスク25を再挿入し、緑色発光螢光体材料を被
着させる位置に相当する光導電性層34上の選択された領
域を、ライトハウス内の第１の位置からの可視光で露光
して、その露光された領域を選択的に放電させる。この
第１の光源位置は、その光路を緑色発光螢光体を衝撃す
る電子ビームの入射角に近似させるものである。パネル
12からシヤドウマスク25を外し、パネル12を第２の現像
器42に移す。第２現像器42は、摩擦荷電された乾燥粉末
状の表面処理された緑色発光螢光体スクリーン構造材料
粒子と表面処理されたキヤリヤビードとを収容してい
る。表面処理されたキヤリヤビード1000グラムと螢光体
粒子約15〜25グラムとをこの第２現像器42内で混合す
る。キヤリヤビードは、フルオロシランカツプリング剤
で表面処理して、螢光体粒子に例えば正の電荷を与える
ようにする。螢光体粒子を負に荷電するには、キヤリヤ
ビードに対してアミノシランカツプリング剤を使用す
る。正に荷電された緑色発光螢光体粒子は、現像器から
押し出され、光導電性層34とマトリクス23の正荷電領域
に反揆されて、いわゆる反転現像法によつて光導電層の
放電された露光領域上に被着する。

荷電、露光及び現像の各工程は、スクリーン構造材料
のうちの乾燥粉末状の表面処理された青色及び赤色発光
螢光体粒子について、各々繰返し行なう。光導電性層34
の正荷電された領域を選択的に放電させるための可視光
による露光は、ライトハウス内の第２位置から及び次い
で第３位置から行なつて、各光路を青色発光螢光体及び
赤色発光螢光体を衝撃する各電子ビームの集中角に近似
させるようにする。摩擦電気的に正に荷電した乾燥粉末
状の螢光体粒子は、前述した割合で表面処理されたキヤ
リヤビードと混合され、第３の、次に第４の現像器42か
ら押し出され、既に被着しているスクリーン構造材料の
正荷電された領域により反揆されて、光導電性層34の放
電済領域上に被着し、それぞれ青色発光螢光体素子と赤
色発光螢光体素子を形成する。

表面処理されたブラツクマトリクスと、緑、青及び赤
発光螢光体粒子を含んでいるスクリーン構造材料は、光
導電層34に静電的に付着すなわち結合されている。この
スクリーン構造材料上に、静電荷電された乾燥粉末状の
フイルム形成用レジンを第５の現像器（第3f図）で直接
に被着させることによつて、スクリーン構造材料の付着
力を強化できる。このレジンの被着工程の間は導電性層
32は接地されている。吸引電位を与えるためと、この実
施例では負に一電されているレジンを確実に一様に被着
させるために、フイルム被着工程に先立って、光導電層
とその上のスクリーン構造材料とに約200乃至400ボルト
のほぼ一様な正の電位を、放電装置（第3e図）を用いて
印加する。第５の現像器42は、例えばコロナ放電によつ
てレジン粒子を荷電するランスバーグガン（Ransburg g
un）とすることができる。このレジンは、約120℃より
低いガラス遷移温度／メルトフローインデツクスを持
ち、かつ約400℃より低い熱分解温度を持つ有機材料で
ある。また、このレジンは非水溶液であり、電荷分布を
良好にするため、不定形粒子形状のものでかつ粒子径が
約50ミクロンより小さいものであることが好ましい。こ
の様な好ましい材料は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、ポリエ
チレンワツクスも充分に使用可能である。第１乃至10グ
ラム間の典型的には約２グラムの粉末状フイルム形成用
レジンをフエースプレート18のスクリーン面22上に被着
させる。その後ヒータ44（第3g図）のような加熱源を用
いて、フエースプレートを100乃至120℃の温度に約１乃
至５分間加熱し、このレジンを溶融し、スクリーン構造
材料をフエースプレート18に結合するための実質的に連
続したフイルム46を形成する。例えば、米国ニユーヨー
ク州コーニングのコーニンググラスワークス（Corning
Glass Works）社から入手可能なCH−40のような、縦長
の放射ヒータを複数個用いると、２グラムのレジンを溶
融するのに必要な時間は３分である。フイルム46は非水
溶性であり、フイルムをさらに厚くするか或いはさらに
一様な厚さにするため後で湿式フイルム形成工程を施す
とすれば、このフイルム46がその際の保護バリヤとして
作用する。もし充分な量の乾燥フイルム形成用レジンを
用いれば、後の湿式フイルム形成工程は不要である。通
気促進被覆（図示せず）を形成するため、水に対して２
乃至４重量パーセントのほう酸またはしゆう酸アンモニ
ウム水溶液をフイルム上に噴霧する。次にこの技術分野
において周知のようにアルミニウム被着処理を行ない、
約425℃で約30乃至60分、すなわち可揮発性有機成分が
スクリーン構体から揮発するまで焼成する。通気促進被
覆は約185℃で焼成消散し始め、アルミニウム層に気泡
による凹凸を形成することなく有機成分の除去を容易に
する小さなピンホールをアルミニウム層に形成する。

ポリエチレンワツクス以外の乾燥粉末状レジンは、静
電被覆されているこのレジンをアセトン（これが好まし
い）、クロロベンゼン、トルエン、メチルエチルケトン
（MEK）またはメチルイソブチルケトン（MIBK）のよう
な適当な溶剤にさらすことによつて、フイルム46状に形
成、すなわち溶融させることもできる。この溶剤にさら
す方法としては、図示していないが、溶剤を霧化した
り、蒸着したり、あるいは直接にスプレイしたりする方
法をとることができる。この溶剤法によれば、前述の加
熱法よりも一様なフイルム層46にできる。しかし、フイ
ルム溶融性の溶剤を用いた場合には特別の取扱いと換気
とが必要である。フイルムを溶かすために溶剤にさらす
上記３つの方法のうち、蒸着法は反応（処理）速度が一
番遅いが、もつともおだやかで、フイルム形成用レジン
やその下側にあるスクリーン構造材料を損なうことがほ
とんどない。溶剤を直接にスプレイする方法は反応が最
も速く、複雑な装置も不要であるが、フイルム形成用レ
ジンの下に在るスクリーン構造材料を移動させがちであ
る。霧化法は、スプレイ法による速さと蒸着法における
おだやかさとを組みれせて最適化したものであるから最
も好ましい方法である。

こゝまでは、乾燥粉末状スクリーン構造材料を用いて
作られる観察用スクリーンのフイルム形成について本発
明を説明してきたが、本発明の乾燥粉末状フイルム形成
用レジンは、通常の湿式写真製版スクリーン形成処理に
関連して用いることもできる。

この湿式処理では、1971年１月26日付でメイヤード
（E.Mayaud）氏に付与された米国特許第3558310号に開
示され1977年９月20日付でメイヤート（E.Mayaud Neku
t）氏に付与された米国特許第4049452号でさらに改善さ
れた方法によつて、適当な暗黒色顔料である粒子状（el
emental）炭素を含む吸光マトリクスをフエースプレー
トの内面に形成する。簡単にいえば、この方法では、放
射エネルギで露光されると、溶解度が変化する透明な高
分子材料のフイルムでフエースプレートの内面を被覆す
る。このフイルムの上方に位置するようにフエースプレ
ート内にシヤドウマスクを配置し、このマスクを通して
ライトハウスから光を投射する。これによつてフイルム
の露光領域が硬化する。すなわち、非水溶性となる。マ
スクを通しての露光処理は３回行なわれるが、この技術
分野において周知のように各回ごとに光の入射角を僅か
に異ならせてそれぞれ３つ組中の一つのフイルムを硬化
させるようにする。露光処理が済めばフエースプレート
からシヤドウマスクを取外し、露光された複雑に水を注
ぎかけてこのフイルムのうち露光されなかつた水溶性部
分を除去してその部分のフエースプレート面を露出さ
せ、一方非水溶化された領域はそのまゝ残しておく。次
に、このようにして現像されたフイルムの上に、適当な
割合で前述の粒子炭素のようなスクリーン構造材料を含
む層の被複を設ける。この被覆を乾燥、冷却する。冷却
後、上記被覆は、高分子材料領域と露出したフエースプ
レート面とによく付着している。最後に、露出したフエ
ースプレート面上に付着している上記被覆の部分（後で
マトリクスとなる部分）はそのまゝ残して、残つている
高分子材料の領域をその上に在る被覆と共に除去する。

次に、先に被覆を有する非溶解性高分子材料の領域が
あつたが今は露出状態にあるフエースプレートの部分
に、1953年１月20日付でロウ（E.B.Law）氏に付与され
た米国特許第2625734号に開示されている湿式写真版法
によつて、螢光体素子を形成する。

米国特許第2625734号に開示されているような通常の
方法によつてマトリクスと螢光体素子とを形成した後、
この新規な乾燥粉末状レジン法によつてフイルムの形成
を行なう。炭素より成るマトリクス（導電材料）を接地
し、かつ静電的に負に荷電された乾燥粉末状フイルム形
成用レジンをスクリーン構造材料上に被着する。マトリ
クスを接地しているのは、負の電荷が溜るのを防止し、
ひいてはこれを防止しなければ後で生ずるであろう乾燥
粉末状フイルム形成用レジンに対する反揆作用を防止す
るためである。上記のようにして被着したフイルム形成
用レジンを溶融して、前述したフイルム46と同一の実質
的に連続で滑らかなフイルムを形成する。次いで、この
フイルムの上に、この技術分野で周知のようにして、前
述の通気促進被覆を施こし、アルミニウム被覆処理を行
ない、焼成して、スクリーン構体を形成する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施して製造したカラー陰極線管の
一部軸断面で示した平面図、第２図は第１図に示した管
のスクリーン構体の断面図、第3a図乃至第3g図はそれぞ
れ第１図に示した管の製造工程中の選ばれた工程を示す
図である。 10……カラー陰極線管（CRT）、18……基板（フエース
プレートパネル）、22……発光スクリーン構体、23……
吸光性のブラツクマトリクス、24……導電層、25……シ
ヤドウマスク、32……揮発性導電性層、34……揮発性光
導電性層、36……コロナ荷電装置、40……ライトハウ
ス、42……現像器、46……フイルム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カラー陰極線管の基板上に所定のパターン
   に非発光スクリーン構造材料層を設ける工程と；上記基
   板上に上記非発光スクリーン構造材料層で囲まれた形に
   複数のカラー発光スクリーン構造材料を被着する工程
   と；上記非発光スクリーン構造材料と上記カラー発光ス
   クリーン構造材料上に静電的に荷電された乾燥粉末状レ
   ジンを被着する工程と；上記レジンを溶融して実質的に
   連続するフイルム層を形成する工程と；を有して成るカ
   ラー陰極線管の基板上に発光スクリーン構体を形成する
   方法。