PL164619B1 - i urzadzenie do elektrofotograficznego wytwarzania ekranu luminescencyjnego kineskopu PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. S p o só b elek tro fo to g ra ficzn eg o w ytw arzania ekranu lum inescencyjnego kineskopu na pod lozu , p o d - czas którego pow leka sie p od loze warstwa elektroprze- w odzaca, pokryw a sie warstwe elektroprzew odzaca war- stw a fotoprzew od zaca, w ytw arza sie na warstwie fo to - przew odzacej ladunki elektrostatyczn e, poddaje sie wybrane obszary w arstw y fotoprzew odzacej dzialaniu prom ieniow ania sw ietlnego, przez co oddzialyw uje sie na wystepujace na nich ladunki 1 ustala sie obraz ladunkow y majacy obszary nasw ietlone i nie nasw ietlone, przy czym przez ten obraz ladunkow y wytw arza sie pole elektryczne w poblizu w arstw y fotoprzew odzacej, oraz poddaje sie w yw olyw aniu warstwe fotoprzew odzaca przy pom ocy sp roszkow anego, naladow anego tryboelektrycznie m ate- rialu struktury ekranu, zaw ierajacego czynnik regulujacy ladunek pow ierzchniow y, znamienny tym , ze podczas w yw olyw ania oddzialyw uje sie na obraz ladunkow y war- stw y fotoprzew odzacej przy p om o cy w stepnego poten- cjalu elektrycznego przykladanego d o elektrody siatk o- wej, korzystnie zaw artego w zakresie od -2000 do + 2000 V . 2. U rzadzenie d o elektrofotograficznego wytw arza- nia ekranu lum incscencyjnego kineskopu na pod lozu , zawierajace w yw olyw acz, w którym jest um ieszczone pod loze z w arstw a elektroprzew odzaca pokryta przez warstwe fotoprzew odzaca skierow ana na wnetrze w yw o- lyw acza, i przygotow ane czastki sproszkow anego m ate- rialu na czarne p od loze ekranu lub m aterialu lum inofo- row ego, przy czym na warstwie fotoprzew odzacej w yste- puje obraz ladu nkow y, znamienne tym , ze w w yw oly- waczu (42) jest um ieszczona elektroda siatkow a (44), PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób elektrofotograficznego wytwarzania ekranu luminescencyjnego kineskopu i urządzenie do elektrofotograficznego wytwarzania ekranu luminescencyjnego kineskopu, przy zastosowaniu sproszkowanych, naładowanych tryboelektrycznie materiałów struktury ekranu.

Znana lampa elektronopromieniowa czy kineskop typu maskowego ma bańkę próżniową, w której są umieszczone ekran obrazowy złożony z zespołów elementów luminoforowych o trzech barwach świecenia, rozmieszczonych cyklicznie na powierzchni czołowej, wyrzutnia elektronowa wytwarzająca trzy zbieżne wiązki elektronów skierowane na ekran oraz maska utworzona z cienkiej folii metalowej z dużą liczbą otworów, umieszczona dokładnie między ekranem z wyrzutnią elektronową. Maska umożliwia selektywne pobudzanie tylko określonych elementów luminoforowych o wymaganych barwach świecenia. Elementy luminoforowe są otoczone przez materiał podłoża pochłaniający światło.

Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 475 169 sposób elektrofotograficznego wytwarzania ekranu luminescencyjnego kineskopu kolorowego, w którym wewnętrzną powierzchnię płyty czołowej kineskopu powleka się warstwą zdolnego do utleniania się materiału elektroprzewodzącego, na którą nakłada się warstwę zdolnego do utleniania się materiału fotoprzewodzącego. Następnie warstwę materiału fotoprzewodzącego ładuje się równomiernie, naświetla się selektywnie poprzez maskę dla utworzenia obrazu ładunkowego i w końcu

164 619 wywołuje się przy użyciu w zawiesinie ciekłego nośnika o dużym ciężarze cząsteczkowym, po czym pewną ilość cząstek luminoforu o danej barwie świecenia nanosi się selektywnie na właściwie naładowane obszary warstwy fotoprzewodzącej. Procesy ładowania, naświetlania i nanoszenia powtarza się dla każdej barwy luminoforu, to jest zielonej, niebieskiej i czerwonej.

Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 921 767 sposób elektrofotograficznego wytwarzania ekranu luminescencyjnego kineskopu, w którym wykorzystuje się sproszkowane, naładowane tryboelektrycznie materiały zawierające przynajmniej czynnik regulujący powierzchniowy ładunek elektryczny dla regulacji ładowania tryboelektrycznego tych materiałów. Sposób jest mniej czasochłonny i bardziej ekonomiczny w porównaniu z poprzednim sposobem dzięki mniejszej liczbie operacji stosowanych w suchej obróbce zarówno podłoża jak też materiałów luminoforowych. Jednak w tym sposobie mogą powstawać zanieczyszczenia skrośne materiałów luminoforowych emitujących światło różnych barw, z powodu zmian pola elektrostatycznego w pobliżu warstwy materiału fotoprzewodzącego, które powodują brak skutecznego odpychania wszystkich naładowanych dodatnio cząstek luminoforu od wybranych obszarów materiału fotoprzewodzącego, co opisano dalej.

Znane jest na przykład z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2 784109 w zastosowaniach elektrofotografii do kopiarek, użycie przy wywoływaniu elektrody pomocniczej, która eliminuje zjawiska krawędziowe występujące przy wywoływaniu obszarów równomiernie naładowanych, to jest nie naświetlonych lub częściowo naświetlonych, które są w zasadzie większe od szerokości odstępów liter w typowym druku, zawartych w zakresie od 0,5 do 1,0 mm. W tych zastosowaniach elektroda pomocnicza jest umieszczona w odstępie od warstwy fotoczułej mniejszym niż średnica obszaru wywoływanego równomiernie, np. nie naświetlonego, a przyłożony potencjał jest na tyle duży, żeby w znacznym stopniu wzmacniać zakrzywione linie pola elektrycznego przy krawędziach naładowanych obszarów. Elektroda ta nie jest wymagana do wywoływania małych, ciemnych obszarów takich jak linie, litery, znaki itp., które mają rozmiary porównywalne z najmniejszymi wymiarami elementów luminoforowych i linii podłoża kineskopu.

W sposobie według wynalazku podczas wywoływania oddziaływuje się na obraz ładunkowy warstwy fotoprzewodzącej przy pomocy wstępnego potencjału elektrycznego przykładanego do elektrody siatkowej, korzystnie zawartego w zakresie od -2000 V do +2000 V.

W urządzeniu według wynalazku w wywoływaczu jest umieszczona elektroda siatkowa, do której jest dołączony układ zasilania wstępnego elektrody siatkowej i która stanowi siatkę przewodzącą mającą dużą liczbę otworów, przy czym elektroda siatkowa jest oddalona od warstwy fotoprzewodzącej o odległość co najmniej dwukrotnie większą niż poprzeczna odległość otworów w siatce.

Otwory w elektrodzie siatkowej korzystnie są prostokątne i mają jednakowe wymiary.

Zaletą wynalazku jest zapewnienie sposobu i urządzenia do elektrofotograficznego wytwarzania ekranu luminescencyjnego kineskopu, które umożliwiają bardziej równomierne nanoszenie luminoforu niż w sposobach i urządzeniach, które nie wykorzystują elektrody siatkowej umieszczonej w wywoływaczu. Występujące dotychczas zanieczyszczenia skrośne materiałów luminoforowych emitujących światło różnych barw zostały wyeliminowane. Elektroda siatkowa daje możliwość rozdzielenia określonej ilości luminoforu na różnych obszarach płyty czołowej. W związku z tym w procesie według wynalazku ciężar ekranu jest regulowany przez wartość potencjału wstępnego przykładanego do elektrody siatkowej i odległość tej elektrody od warstwy fotoprzewodzącej na płycie czołowej. Elektroda siatkowa może być ukształtowana odpowiednio dla kompensowania nierównomierności wywoływacza lub dla uzyskania pożądanej nierównomierności ciężaru ekranu luminescencyjnego. Sposób i urządzenie według wynalazku można stosować do wytwarzania ekranów o różnych wymiarach w tym samym wywoływaczu, zmieniając wymiary elektrody siatkowej.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kineskop kolorowy według wynalazku w widoku głównym, w częściowym przekroju osiowym, fig. 2 - strukturę ekranu kineskopu z fig. 1 w przekroju, fig. 3a - strukturę płyty czołowej kineskopu z nałożoną warstwą elektroprzewodzącą i pokrywającą ją warstwą fotoprzewodzącą, fig. 3b-strukturę z fig. 3a z pokazanym naładowaniem warstwy fotoprzewodzącej, fig. 3c - strukturę płyty, czołowej kineskopu i część maski podczas operacji naświetlania w procesie

164 619 wytwarzania ekranu, fig. 3d - strukturę płyty czołowej kineskopu i elektrodę siatkową podczas operacji wywoływania w procesie wytwarzania ekranu, fig. 3e - częściowo wykończoną płytę czołową kineskopu podczas ostatniej operacji utrwalania w procesie wytwarzania ekranu, fig. 4 -część płyty czołowej z pokazanymi liniami sił pola elektrostatycznego wytwarzanego przez naładowane części warstwy fotoprzewodzącej na płycie czołowej kineskopu podczas jednej z operacji wytwarzania ekranu, bez użycia elektrody siatkowej, fig. 5 - część płyty czołowej kineskopu i część elektrody siatkowej, zawarte w okręgu z fig. 3d, z pokazanymi liniami sił pola elektrostatycznego, podczas operacji wywoływania podłoża w procesie wytwarzania ekranu, fig. 6 - część płyty czołowej z pokazanymi liniami sił pola elektrycznego podczas kolejnej operacji w procesie wytwarzania ekranu, bez użycia elektrody siatkowej i fig. 7 - część płyty czołowej kineskopu i część elektrody siatkowej, zawarte w okręgu z fig. 3d, z pokazanymi liniami sił pola elektrostatycznego, podczas operacji wywoływania luminoforu w procesie wytwarzania ekranu.

Figura 1 przedstawia kolorowy kineskop 10 mający prostokątną płytę czołową 12 i cylindryczną szyjkę 14, połączone przez część stożkową 15 o prostokątnym przekroju. Część stożkowa 15 jest pokryta od wewnątrz warstwą przewodzącą (nie pokazaną), rozciągającą się aż do szyjki 14 i stykającą się z zaciskiem anodowym 16. Płyta czołowa 12 ma podłoże 18 i obrzeże 20 spojone szkliwem 21 z częścią stożkową 15. Wewnętrzną powierzchnię podłoża 18 pokrywa trójbarwny ekran luminescencyjny 22.

Figura 2 przedstawia ekran 22, który jest w najkorzystniejszym rozwiązaniu ekranem paskowym złożonym z dużej ilości elementów w postaci pasków luminoforowych R, G i B o trzech barwach świecenia: czerwonej, zielonej i niebieskiej, zestawionych w zespoły po trzy paski, czyli triady, odpowiadające poszczególnym barwom, naniesione cyklicznie w płaszczyźnie w zasadzie prostopadłej do płaszczyzny, w której są wytwarzane wiązki elektronów, w normalnym położeniu w kierunku prostopadłym. Korzystne jest, gdy paski luminoforowe są rozdzielone materiałem podłoża 23 pochłaniającym światło. Ekran 22 może być także ekranem punktowym. Ekran 22 jest pokryty cienką warstwą elektroprzewodzącą 24, korzystnie aluminiową, umożliwiającą równomierny rozkład potencjału na ekranie, jak też odbijanie światła emitowanego przez elementy luminoforowe poprzez podłoże 18. Ekran 22 i pokrywająca go warstwa elektroprzewodzącą 24 tworzą zespół ekranu.

Na fig. 1 w zadanej odległości od ekranu 22 jest umieszczona perforowana maska 25 do selekcji barw. Wyrzutnia elektronowa 26, zaznaczona na fig. 1 linią przerywaną jest osadzona centralnie w szyjce 14 kineskopu i wytwarza oraz kieruje trzy wiązki elektronów 28 po zbieżnych torach przez otwory w masce 25 na ekran 22. Wyrzutnię elektronową 26 może stanowić na przykład dwupotencjałowa wyrzutnia elektronowa znanego typu.

Kineskop 10 jest wyposażony w zewnętrzny, magnetyczny układ odchylający 30, oddziałujący na trzy wiązki elektronów 28, w wyniku czego wiązki wybierają poziomo i pionowo prostokątną osnowę obrazu telewizyjnego na ekranie 22. Początkowa płaszczyzna odchylania (przy zerowym odchylaniu) jest zaznaczona na fig. 1 linią P-P w przybliżeniu w środku układu odchylającego 30. Dla uproszczenia nie pokazano rzeczywistych krzywizn odchylania wiązek elektronów w obszarze odchylania.

Figury 3a - 3e pokazują schematycznie, jak jest wytwarzany ekran 22, w procesie elektrofotograficznym. Pokazana na fig. 3a warstwa fotoprzewodząca 34 nałożona na warstwę elektroprzewodzącą 32 jest ładowana elektrycznie w ciemni przez urządzenie 36 wytwarzające wyładowanie koronowe dodatnie, zaznaczone na fig. 3b, które przemieszcza się nad warstwą fotoprzewodzącą 34 i ładuje ją do potencjału w zakresie od + 200 V do + 700 V, korzystnie od + 200 V do + 500 V. Obok płyty czołowej o podłożu 18 zostaje ustawiona maska 25 kineskopu i dodatnio naładowana fotoprzewodząca 34 zostaje poddana naświetlaniu poprzez tę maskę 25 za pomocą ksenonowej lampy błyskowej 38 umieszczonej w zwykłej oprawie potrójnej i wyposażonej w soczewkę 40, co zaznaczono na fig. 3c. Po każdym naświetlaniu lampę błyskową 38 przesuwa się w różne miejsca dla powielenia kątów padania poszczególnych wiązek elektronów z wyrzutni elektronowej. Wymaga się zastosowania trzech naświetleń z trzech różnych miejsc ustawienia lampy błyskowej 38, aby uzyskać obraz ładunkowy na warstwie fotoprzewodzącej 34, na przykład dla rozładowania tych obszarów warstwy fotoprzewodzącej 34, w których będą następnie naniesione elementy luminoforowe emitujące światło, tworzące ekran. Takie naświetlane obszary obrazu ładunkowego mają zwykle wymiar około 0,20 na 290 mm dla ekranu 19 V i około 0,24 na 470 mm dla ekranu 31 V.

164 619

Figura 4 pokazuje, że jeśli nie ma żadnych innych naładowanych elektrycznie materiałów lub elektrod przewodzących w pobliżu warstwy fotoprzewodzącej 34, obraz ładunkowy z trzech naświetleń wytwarza pole elektryczne obrazu ładunkowego przy powierzchni tej warstwy fotoprzewodzącej 34, reprezentowane przez zakrzywione linie 46 pola elektrycznego, które przebiegają od obszarów nie naświetlonych, naładowanych dodatnio do obszarów naświetlonych, rozładowanych. Zgodnie z konwencją kierunek linii pola odpowiada kierunkowi działania sił wywieranych na cząstki naładowane dodatnio; siły działające na cząstki naładowane ujemnie mają przeciwny kierunek. Linie 46 pola elektrycznego są w zasadzie równoległe do warstwy fotoprzewodzącej 34 nad tymi jej obszarami, w których ładunek powierzchniowy zmienia nagle swój rozkład, i są w zasadzie prostopadłe do powierzchni w tych częściach warstwy fotoprzewodzącej 34, w których obraz ładunkowy wykazuje niewielkie zmiany przestrzenne. Jeśli odległość poprzeczna, to jest szerokość obszarów nie naświetlonych pomiędzy obszarami naświetlonymi, jest zawarta w zakresie od 0,10 do 0,30 mm, zwykle około 0,25 mm, a początkowy potencjał powierzchniowy jest zawarty w korzystnym zakresie od + 200 V do + 500 V, wartość szczytowa natężenia pola elektrycznego obrazu ładunkowego na warstwie fotoprzewodzącej 34 jest rzędu kilkudziesięciu kilowatów na centymetr (kV/cm). Trzy kolejne naświetlenia z trzech różnych miejsc ustawienia lampy błyskowej 38 wytwarzają obszary naświetlone zwykle kilka razy szersze niż obszary nie naświetlone. W wyniku tego prostopadłe składowe natężenie pola powierzchni są w zasadzie większe w wąskich obszarach nie naświetlonych niż w szerszych obszarach naświetlonych. Natężenie pola elektrycznego obrazu ładunkowego, przy powierzchni warstwy fotoprzewodzącej 34 zmniejsza się szybko wraz z odległością od tej powierzchni, do wartości szczytowych równych kilku dziesiątym części kilowata na centymetr (kV/cm) przy równoważniku rozdzielania równym około 3/4 okresu powtarzania się wzoru obrazu ładunkowego (około 0,19 mm).

Po operacji naświetlania pokazanej na fig. 3c, maska 25 zostaje odsunięta od płyty czołowej, która zostaje przeniesiona do pierwszego wywoływacza 42 pokazanego na fig. 3d, zawierającego przygotowane cząstki sproszkowanego materiału na czarne podłoże ekranu, które pochłania światło. Materiał na czarne podłoże ekranu może być naładowany tryboelektrycznie znanym sposobem.

W wywoływaczu 42 zostaje umieszczona w pewnej odległości od warstwy fotoprzewodzącej 34 elektroda siatkowa 44 stosowana do wywoływania, wykonana zwykle z siatki przewodzącej mającej około 6 do 8 otworów na 1 cm, a nawet 100 otworów na 1 cm.

Odległość elektrody siatkowej 44 od warstwy fotoprzewodzącej 34 powinna być równa co najmniej dwukrotnej odległości otworów w siatce tak, aby natężenie pola wytwarzanego przez elektrodę siatkową 44 było dostatecznie równomierne. Poza tym odległość ta powinna być na tyle duża, aby zapewniać w zasadzie równomierne składowe prostopadłe natężenia pola elektrycznego poza obszarem pola obrazu ładunkowego, reprezentowanego przez linie 46 pola elektrycznego. Zwykle odległości między warstwą fotoprzewodzącą 34 i elektrodą siatkową 44 są zawarte w zakresie od 0,5 do 4 cm, korzystnie od 1 cm do 2 cm. Takie odległości są duże w stosunku do najmniejszych wymiarów obrazu ładunkowego wytwarzanego na warstwie fotoprzewodzącej 34. Elektroda siatkowa 44 jest szczególnie użyteczna przy wywoływaniu zarówno czarnego podłoża jak też układu luminoforów.

Figura 5 wyjaśnia operację wywoływania, podczas której naładowane ujemnie cząstki materiału 48 podłoża zostają wyrzucone do przestrzeni przyległej do elektrody siatkowej 44. Uzyskany ładunek przestrzenny wytwarza w zasadzie równomierne prostopadłe składowe 50 natężenia pola elektrycznego na zewnątrz elektrody siatkowej 44. Składowe 50 natężenia pola elektrycznego są skierowane od warstwy fotoprzewodzącej 34 i wprawiają w ruch naładowane ujemnie cząstki materiału 48 podłoża wbrew siłom hamującym otaczającego powietrza, skierowanym do warstwy fotoprzewodzącej 34. Natężenie pola wytworzonego przez ładunek przestrzenny może być zawarte w granicach od kilku dziesiątych części do kilku kV/cm, zależnie od geometrii wywoływacza 42 i własności fizycznych naładowanych ujemnie cząstek materiału 48 podłoża. W szczególności natężenie tego pola jest proporcjonalne do szybkości naładowanych ujemnie cząstek materiału 48 podłoża, z jaką opuszczają one wywoływacz 42 i natężenie to jest w zasadzie niezależne od potencjału w zakresie od zera do około -2000 V, występującego na elektrodzie siatkowej 44. Celem stosowaniaelektrody siatkowej 44 jest ustalenie przestrzennie równomiernej, powierzchni ekwipotencjalnej regulowanej przez zewnętrzny potencjał wstępny przykładany do warstwy foto6

164 619 przewodzącej 34. W wyniku tego składowe 50 natężenia pola elektrycznego wytwarzanego przez ładunek przestrzenny są ograniczone, a oddzielne, w zasadzie równomierne, prostopadłe składowe 52 natężenia pola elektrycznego w obszarze między warstwą fotoprzewodzącą 34 a elektrodą siatkową 44 stają się proporcjonalne do różnicy potencjału na elektrodzie siatkowej 44 i średniego przestrzennego potencjału dodatniego obrazu ładunkowego na warstwie fotoprzewodzącej 34 oraz odwrotnie proporcjonalne do odległości od warstwy fotoprzewodzącej 34 do elektrody 44.

Składowe 52 natężenia pola elektrycznego sumują się wektorowo z natężeniem pola wytworzonego przez obraz ładunkowy w pobliżu powierzchni warstwy fotoprzewodzącej 34, co pokazano na fig. 5, powodując tylko pomijalne zniekształcenia linii 46 pola elektrycznego obrazu ładunkowego. Te pomijalne zniekształcenia nie prowadzą do wzmocnienia linii 46 pola elektrycznego wytwarzanego przez obraz ładunkowy. Wypadkowe pole elektryczne podlega zmianie w wąskiej strefie przejściowej 54 w pewnej odległości od warstwy fotoprzewodzącej 34, równej w przybliżeniu 3/4 okresu powtarzania się wzoru obrazu ładunkowego, zwykle mniejszego niż 1 mm. Elektroda siatkowa 44 musi być umieszczona poza tą strefą w celu właściwego działania w procesie wywoływania. Przy odległościach większych niż odległość od strefy przejściowej 54, siły elektryczne wywierane na naładowane ujemnie cząstki podłoża są decydujące przy zasadniczo równomiernych składowych 52 natężenia pola elektrycznego, regulowanych przez elektrodę siatkową 44. Przy mniejszych odległościach, to jest pomiędzy warstwą fotoprzewodzącą 34 i strefą przejściową 54, decydujący wpływ ma szybko wzmacniane pole wytwarzane przez obraz ładunkowy.

Bez użycia elektrody siatkowej 44 w zasadzie równomierne pole wytwarzane przez ładunek przestrzenny zespołu naładowanych ujemnie cząstek podłoża rozciąga się bezpośrednio od pola obrazu ładunkowego w pobliżu powierzchni warstwy fotoprzewodzącej 34. Zmiany szybkości, z jaką cząstki materiału podłoża są wyrzucane z wywoływacza 42, powodują odpowiednie zmiany natężenia pola wytwarzanego przez ładunek przestrzenny. Gdy to pole jest zbyt silne, może powodować odwrócenie kierunku składowych natężenia pola obrazu ładunkowego, wprawiających w ruch cząstki materiału podłoża, w nie naświetlonych miejscach przy powierzchni warstwy fotoprzewodzącej 34, a przez to doprowadzić do osiadania tych cząstek w niepożądanych, np. nie naświetlonych miejscach warstwy fotoprzewodzącej 34. Nieco słabsze pole ładunku przestrzennego nie powinno powodować odwrócenia kierunku wymienionych składowych natężenia pola, lecz może przesuwać strefę przejściową zbyt blisko warstwy fotoprzewodzącej 34. Jeśli nastąpi takie przesunięcie, to naładowane ujemnie cząstki podłoża, mające dużą gęstość, duży ładunek tryboelektryczny i/lub duże wymiary, mogą podlegać działaniu dostatecznych sił skierowanych w stronę warstwy fotoprzewodzącej 34, aby przejść wąską strefę działania sił wprawiających w ruch i osiąść w niepożądanych miejscach. Według wynalazku elektroda siatkowa 44 jest umieszczona w odległości przekraczającej odległość występowania strefy przejściowej 54 w celu uzyskania regulowanych, w zasadzie równomiernych składowych 52 natężenia pola elektrycznego poza obszarem pola obrazu ładunkowego. Takie umieszczenie elektrody siatkowej 44 zapewnia ekranowanie pola obrazu ładunkowego, reprezentowanego przez linie 46 pola i przed oddziaływaniem składowych 50 natężenia pola wytwarzanego przez przestrzenny ładunek cząstek wyrzuconych z wywoływacza 42. Potencjał wstępny na elektrodzie siatkowej 44 może być regulowany, uwzględniając wymaganą szybkość cząstek wyrzucanych z wywoływacza 42 i własności fizycznych naładowanych ujemnie cząstek podłoża, aby zmniejszyć do minimum osadzanie się cząstek podłoża w niepożądanych miejscach warstwy fotoprzewodzącej 34. Potencjał przykładany do elektrody siatkowej 44 powinien być bardziej ujemny niż średni przestrzenny potencjał obrazu ładunkowego, aby w zasadzie równomierne składowe 52 natężenia pola na zewnątrz strefy przejściowej 54 działały na ujemnie naładowane cząstki materiału 48 podłoża w sposób przyciągający do warstwy fotoprzewodzącej 34. Korzystne wartości potencjału na elektrodzie siatkowej 44 są zawarte od zera do około - 2000 V. Jeśli równomierne składowe 52 natężenia pola elektrycznego, wywoływane przez elektrodę siatkową 44, są słabsze niż składowe 50 natężenia pola elektrycznego zespołu ładunków przestrzennych, to pole siatki nie jest w stanic podtrzymać przepływu materiału o szybkości odpowiadającej szybkości, z jaką ujemnie naładowane cząstki podłoża są wyrzucane z wywoływacza 42. W wyniku tego elektroda siatkowa 44 będzie gromadzić część naładowanych ujemnie cząstek podłoża, podczas gdy pozostała część będzie nadal dążyć do warstwy fotoprzewodzącej 34 z mniejszą szybkością, odpowiadającą zmniejszonemu natężeniu pola między elektrodą siatkową 44 i warstwą

164 619 fotoprzewodzącą 34. Odwrotnie, jeśli równomierne składowe 52 natężenia pola elektrycznego między elektrodą siatkową 44 i warstwą fotoprzewodzącą 34 są równe lub większe niż składowe 50 natężenia pola elektrycznego ładunku przestrzennego, to tylko niewiele naładowanych ujemnie cząstek materiału 48 podłoża będzie gromadzonych przez elektrodę siatkową 44. Cząstki materiału 48 będą bowiem starać się przedostać przez otwory w elektrodzie siatkowej 44, po czym będą przyspieszane do szybkości odpowiadającej większym składowym 52 natężenia pola elektrycznego. Naładowane ujemnie cząstki podłoża przedostają się przez strefę przejściową 54 i są przyciągane przez naładowane dodatnio, nie naświetlone obszary warstwy fotoprzewodzącej 34, aby wytworzyć warstwę materiału podłoża 23 w procesie wywoływania bezpośredniego.

Można wtedy zastosować promieniowanie podczerwone, jak pokazano na fig. 3e, do utrwalenia cząstek materiału 48 podłoża przez stapianie lub wiązanie cieplne składowych polimerów materiału podłoża z wartswą fotoprzewodzącą, aby wytworzyć podłoże 23.

Warstwa fotoprzewodzącą 34 zawierająca podłoże 23 zostaje przy tym ponownie naładowana równomiernie do potencjału dodatniego w zakresie od 200 do 500 V w celu nałożenia pierwszego z trzech sproszkowanych materiałów luminoforowych emitujących światło. Do płyty czołowej 12 zostaje ponownie dostawiona maska 25 i wybrane obszary warstwy fotoprzewodzącej 34, odpowiadające miejscom, gdzie ma być nałożony materiał luminoforowy o zielonej barwie świecenia, są poddawane działaniu światła widzialnego z ksenonowej lampy błyskowej 38 w celu selektywnego rozładowania naświetlonych obszarów. Pierwsze miejsce ustawienia lampy błyskowej 38 odpowiada w przybliżeniu kątowi padania wiązki elektronów pobudzającej luminofor odpowiadający barwie zielonej.

Figura 6 pokazuje, że jeśli nie ma żadnych innych naładowanych elektrycznie materiałów lub elektrod przewodzących w pobliżu warstwy fotoprzewodzącej 34, obraz ładunkowy z pierwszego naświetlenia wytwarza pole elektryczne tego obrazu, zaznaczone liniami 46', rozciągające się od nie naświetlonych, naładowanych dodatnio obszarów do naświetlonych, rozładowanych obszarów. Linie 46' pola elektrycznego są w zasadzie równoległe do warstwy fotoprzewodzącej 34 w tych obszarach, w których rozkład ładunku powierzchniowego zmienia się najbardziej gwałtownie i są w zasadzie prostopadłe do powierzchni tych części warstwy fotoprzewodzącej 34, w których obraz ładunkowy wykazuje małe zmiany przestrzenne. Jeśli odstępy poprzeczne między naświetlonymi obszarami, w których ma być nałożony materiał luminoforowy odpowiadający barwie zielonej, są zawarte w zakresie od 0,30 do 0,90 mm, zwykle 0,76 mm, a początkowy potencjał powierzchniowy jest utrzymywany w korzystnym zakresie od + 200 do + 700 V, to wartość szczytowa natężenia pola obrazu ładunkowego na powierzchni fotoprzewodzącej 34 jest rzędu kilkudziesięciu kV/cm. Odmiennie niż przy trzech nakładających się naświetleniach z trzech miejsc ustawienia lampy błyskowej, poprzednio stosowanych dla wzoru czarnego podłoża, naświetlanie z pojedynczego miejsca ustawienia lampy błyskowej daje obszary naświetlone zwykle kilkakrotnie węższe od obszarów nie naświetlonych, w wyniku czego składowe prostopałe natężenia pola przy powierzchni mają w zasadzie większą wartość w wąskich obszarach naświetlonych niż w szerszych obszarach nie naświetlonych. Natężenie pola elektrycznego w pobliżu powierzchni warstwy fotoprzewodzącej 34 zmniejsza się szybko wraz z odległością od tej powierzchni do wartości szczytowej rzędu kilku dziesiątych części kV/cm przy równoważniku rozdzielania do około 3/4 okresu powtarzania się wzoru obrazu ładunkowego dla miejsc występowania luminoforu odpowiadającego barwie zielonej.

Po naświetlaniu tych miejsc, w których ma być nałożony luminofor dla barwy zielonej, maskę 25 odsuwa się od płyty czołowej 12, którą przenosi się do drugiego wywoływacza 42 mieszczącego w sobie elektrodę siatkową 44 i suchy proszek luminoforu zielonego. Cząstki luminoforu są pokrywane powierzchniowo materialem regulującym ładunek.

Dodatnio naładowane cząstki luminoforu zielonego, są wyrzucane z wywoływacza 42, odpychane przez naładowane dodatnio obszary warstwy fotoprzewodzącej 34 i podłoża 23, oraz nanoszone na rozładowanych, naświetlonych obszarach warstwy fotoprzewodzącej 34 w procesie znanym jako wywoływanie wsteczne.

Figura 7 pokazuje, że wyrzucanie zasadniczej ilości naładowanych dodatnio cząstek materiału 48' luminoforu zielonego do przestrzeni przyległej do elektrody siatkowej 44 powoduje wytwarzanie oddzielnych, w przybliżeniu równomiernych, prostopadłych składowych 50' natężenia pola

164 619 elektrycznego ładunku przestrzennego na zewnątrz elektrody siatkowej 44. Składowe 50' natężenia pola ładunku przestrzennego są skierowane do warstwy fotoprzewodzącej 34 i wprawiają w ruch dodatnio naładowane cząstki materiału 48' luminoforu zielonego, wbrew przeciwnym silom hamowania otaczającego powietrza, do sąsiedztwa warstwy fotoprzewodzącej 34. Natężenie pola ładunku przestrzennego może mieć wartość od kilku dziesiątych do kilku kV/cm i jest zależne od geometrii wywoływacza i własności fizycznych naładowanych dodatnio cząstek luminoforu zielonego. W szczególności natężenie pola ładunku przestrzennego jest proporcjonalne do szybkości, z jaką naładowane dodatnio cząstki materiału 48' luminoforu zielonego są wyrzucane z wywoływacza 42 i jest w zasadzie niezależne od potencjałów w zakresie od zera do około + 2000 V, które mogą być przyłożone do elektrody siatkowej 44. Elektroda siatkowa 44 jest naładowana wstępnie dodatnio do napięcia w zakresie od +200 do + 1600 V, zależnie od odległości między elektrodą siatkową 44 i warstwą fotoprzewodzącą 34. Im mniejsza jest ta odległość, tym mniejsze jest napięcie wymagane do ustalenia wymaganych w zasadzie równomiernych składowych 52' pola elektrycznego między elektrodą siatkową 44 i warstwą fotoprzewodzącą 34. Natężenie tego pola nadaje wymaganą szybkość cząstkom luminoforu, gdy zbliżają się one do strefy przejściowej 54' pola elektrycznego, która leży w odległości zwykle mniejszej niż około 1 mm od powierzchni warstwy fotoprzewodzącej 34. W przypadku braku elektrody siatkowej, efekt przyspieszania przez pole ładunku przestrzennego zespołu dodatnio naładowanych cząstek luminoforu, wyrzucanych przez wywoływacz 42, może być dostatecznie silny, aby zasadniczo zmniejszyć efekt przyspieszania przez pole obrazu ładunkowego w naświetlonym obszarze warstwy fotoprzewodzącej 34. Wynikowe składowe prostopadłe pola obrazu ładunkowego w pobliżu powierzchni warstwy fotoprzewodzącej 34 mogą nie być skuteczne dla odpychania naładowanych dodatnio cząstek luminoforu zielonego, przy wywoływaniu wstecznym, od obszarów warstwy fotoprzewodzącej 34, które powinny być pozbawione luminoforu zielonego. Tak więc pojawiają się zanieczyszczenia skrośne, o ile nie zastosuje się elektrody siatkowej 44 do wywoływania luminoforu.

Potencjał dodatni przykładany do elektrody siatkowej 44 jest regulowany zgodnie z wymaganą szybkością wypływu materiału luminoforu z wywoływacza 42 i zgodnie z takimi własnościami fizycznymi, jak wymiary, gęstość i ładunek cząstek luminoforu zielonego, w celu zmniejszenia do minimum osiadania tych cząstek w niepożądanych miejscach. Potencjał przyłożony do elektrody siatkowej 44 powinien być bardziej dodatni niż średnia wartość przestrzenna potencjału obrazu ładunkowego, w tym celu, żeby w zasadzie równomierne składowe 52' natężenia pola na zewnątrz strefy przejściowej 54' przyciągały naładowane dodatnio cząstki materiału 48' luminoforu do warstwy fotoprzewodzącej 34. Jeśli składowe 52' natężenia pola wytworzone przez elektrodę siatkową 44 są słabsze od składowych 50' natężenia pola zespołu ładunków przestrzennych, to pole siatki nie jest w stanie podtrzymywać przepływu materiału o szybkości tak dużej jak szybkość, z jaką cząstki materiału 48' luminoforu są wyrzucane przez wywoływacz 42. W wyniku tego elektroda siatkowa 44 powinna gromadzić część naładowanych dodatnio cząstek luminoforu, podczas gdy pozostała ich część przebiega dalej w kierunku warstwy fotoprzewodzącej 34 z mniejszą szybkością, proporcjonalną do zmniejszonego natężenia pola między elektrodą siatkową 44 i warstwą fotoprzewodzącą 34. Odwrotnie, jeśli składowe 52' natężenia pola między elektrodą siatkową 44 i warstwą fotoprzewodzącą 34 są takie same lub silniejsze niż składowe 50' natężenia pola ładunku przestrzennego, to mniej naładowanych dodatnio cząstek luminoforu jest gromadzonych przez elektrodę siatkową 44. Cząstki materiału 48' przenikają natomiast przez otwory w elektrodzie siatkowej 44, po czym osiągają nową, większą szybkość przepływu, odpowiadającą silniejszym składowym 52' pola. Cząstki materiału 48' luminoforu przepływają więc przez strefę przejściową 54' i są przyciągane przez rozładowane, naświetlone obszary warstwy fotoprzewodzącej 34. Naniesione cząstki luminoforu zielonego są utrwalone na warstwie fotoprzewodzącej w opisany poniżej sposób.

Warstwa fotoprzewodzącą 34, podłoże 23 i warstwa luminoforu zielonego (nie pokazana) zostają ponownie równomiernie naładowane do dodatniego potencjału około 200 do 700 V w celu naniesienia cząstek luminoforu niebieskiego materiału struktury ekranu. Maska kineskopu zostaje ponownie dostawiona do płyty czołowej 12, a wybrane obszary warstwy fotoprzewodzącej 34 są poddawane działaniu światła widzialnego z ksenonowej lampy błyskowej 38 w drugim miejscu ustawienia, które odpowiada w przybliżeniu kątowi padania wiązki elektronów pobudzającej

164 619 elementy luminoforowe niebieskie, w celu selektywnego rozładowania naświetlonych obszarów warstwy fotoprzewodzącej 34. Następnie maska 25 zostaje odsunięta od płyty czołowej 12 i przeniesiona do trzeciego wywoływacza 42 mieszczącego w sobie cząstki sproszkowanego luminoforu odpowiadającego barwie niebieskiej. Cząstki luminoforu podlegają obróbce powierzchniowej, jak to opisano poprzednio, przez materiał regulujący ładunek, w celu przekazania na te cząstki luminoforu dodatniego ładunku elektrycznego. Sproszkowane, naładowane dodatnio tryboelektrycznie, cząstki luminoforu niebieskiego, są wyrzucane z trzeciego wywoływacza 42, kierowane do strefy przejściowej 54' przez regulowane, w zasadzie równomierne składowe 52' natężenia pola spolaryzowanej wstępnie elektrody siatkowej 44, odpychane od naładowanych dodatnio obszarów warstwy fotoprzewodzącej 34, macierzy 23 i materiału luminoforu zielonego, oraz nanoszone na rozładowane i naświetlone obszary warstwy fotoprzewodzącej 34. Naniesione cząstki luminoforu niebieskiego mogą być utrwalone na powierzchni warstwy fotoprzewodzącej 34 w opisany poniżej sposób.

Procesy naładowywania, naświetlania, wywoływania i utrwalania są ponownie powtarzane dla obrobionych powierzchniowo cząstek sproszkowanego luminoforu niebieskiego. Poddawanie działaniu światła widzialnego w celu selektywnego rozładowania naładowanej dodatnio warstwy fotoprzewodzącej 34 następuje z trzeciego miejsca ustawienia ksenonowej lampy błyskowej 38, które odpowiada w przybliżeniu kątowi padania wiązki elektronów pobudzającej elementy luminoforowe czerwone. Naładowane dodatnio tryboelektrycznie cząstki sproszkowanego luminoforu czerwonego, są wyrzucane z czwartego wywoływacza 42, kierowane do strefy przejściowej 54' przez regulowane, w zasadzie równomierne składowe 52' pola elektrody siatkowej 44, odpychane od naładowanych dodatnio obszarów nałożonych uprzednio materiałów struktury ekranu i nanoszone na rozładowane obszary warstwy fotoprzewodzącej 34.

Elementy luminoforowe mogą być utrwalone przy pomocy promieniowania podczerwonego po każdym kolejnym naniesieniu materiału luminoforowego, co powoduje stapianie lub cieplne wiązanie składników polimerowych z warstwą fotoprzewodzącą 34. Po utrwaleniu materiału luminoforu czerwonego, materiał struktury ekranu zostaje pokryty cienką warstwą aluminiową.

Płyta czołowa 12 jest następnie wypalana w powietrzu w temperaturze 425°C przez około 30 minut, w celu usunięcia zdolnych do ulatniania się składników ekranu, to jest warstwy elektroprzewodzącej 32, warstwy fotoprzewodzącej 34 i rozpuszczalników występujących w materiałach struktury ekranu i warstwy pokrywającej. Uzyskany ekran cechuje większa rozdzielczość (szerokość linii rzędu 0,1 mm uzyskiwana przy zastosowaniu tarczy kontrolnej), większe natężenie światła niż ekranów wytwarzanych znanym sposobem na mokro oraz większa czystość barw w wyniku zmniejszenia zanieczyszczeń skrośnych materiałów luminoforowych.

Elektroda siatkowa 44 stosowana do elektrofotograficznego wytwarzania ekranu kineskopu kolorowego według wynalazku jest pod względem konstrukcji i funkcji różna od elektrod stosowanych np. w kopiarkach. Elektroda siatkowa 44 jest umieszczona w odległości (zwykle 0,5 do 4,0cm), od warstwy fotoprzewodzącej 34, a więc stosunkowo dużej, np. 6-krotnie większej od charakterystycznego wymiaru najmniejszego, nie naświetlonego obszaru obrazu ładunkowego (w przybliżeniu 0,75 mm dla luminoforu i 0,25 mm dla podłoża) i leży poza zasięgiem zmieniającego się w przestrzeni pola obrazu ładunkowego o liniach 46 i 46'. Poza tym wartość potencjału przykładanego do elektrody siatkowej 44 jest celowo ograniczona do zakresu wartości, w których powstają tylko małe zakłócenia w najdalszych obszarach pola obrazu ładunkowego tak, że nie pojawia się żadne wzmacnianie linii pola.

Elektroda siatkowa 44 przyczynia się do bardziej równomiernego nanoszenia luminoforu, bez zanieczyszczeń skrośnych, niż jest to możliwe w procesach bez takiej elektrody. Elektroda siatkowa 44 daje też możliwość rozdzielania określonej ilości luminoforu na różnych obszarach płyty czołowej, podobnie do znanego sposobu wytwarzania ekranu z zawiesiny, w którym uzyskuje się zmiany ciężaru przez regulację grubości zawiesiny i rozkładu natężenia światła lampy naświetlającej. W procesie według wynalazku ciężar ekranu jest regulowany przez wartość potencjału wstępnego przykładanego do elektrody siatkowej 44 i odległość elektrody siatkowej 44 od warstwy fotoprzewodzącej 34 na płycie czołowej 12. Elektroda siatkowa 44 jest zwykle ukształtowana zgodnie z krzywizną płyty czołowej 12, jednak może mieć inny kształt dla skompensowania nierównomierności wywoływacza luminoforu lub uzyskania pożądanej nierównomierności ciężaru

164 619 ekranu luminescencyjnego. Opisany sposób i urządzenie mogą być wykorzystane do wytwarzania ekranów kineskopów o różnych wymiarach w tym samym wywoływaczu, zmieniając jedynie wymiary elektrody siatkowej.

Fig. 3a

(—34 —X He

^f>9· 3c

Fig. 3b

Fig. 4

Fig. 7

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób elektrofotograficznego wytwarzania ekranu luminescencyjnego kineskopu na podłożu, podczas którego powleka się podłoże warstwą elektroprzewodzącą, pokrywa się warstwę elektroprzewodzącą warstwą fotoprzewodzącą, wytwarza się na warstwie fotoprzewodzącej ładunki elektrostatyczne, poddaje się wybrane obszary warstwy fotoprzewodzącej działaniu promieniowania świetlnego, przez co oddziatywuje się na występujące na nich ładunki i ustala się obraz ładunkowy mający obszary naświetlone i nie naświetlone, przy czym przez ten obraz ładunkowy wytwarza się pole elektryczne w pobliżu warstwy fotoprzewodzącej, oraz poddaje się wywoływaniu warstwę fotoprzewodzącą przy pomocy sproszkowanego, naładowanego tryboelektrycznie materiału struktury ekranu, zawierającego czynnik regulujący ładunek powierzchniowy, znamienny tym, że podczas wywoływania oddziaływuje się na obraz ładunkowy warstwy fotoprzewodzącej przy pomocy wstępnego potencjału elektrycznego przykładanego do elektrody siatkowej, korzystnie zawartego w zakresie od -2000 do + 2000 V.
2. 2. Urządzenie do elektrofotograficznego wytwarzania ekranu luminescencyjnego kineskopu na podłożu, zawierające wywoływacz, w którym jest umieszczone podłoże z warstwą elektroprzewodzącą pokrytą przez warstwę fotoprzewodzącą skierowaną na wnętrze wywoływacza, i przygotowane cząstki sproszkowanego materiału na czarne podłoże ekranu lub materiału luminoforowego, przy czym na warstwie fotoprzewodzącej występuje obraz ładunkowy, znamienne tym, że w wywoływaczu (42) jest umieszczona elektroda siatkowa (44), do której jest dołączony układ zasilania wstępnego elektrody siatkowej (44) i która stanowi siatkę przewodzącą mającą dużą liczbę otworów, przy czym elektroda siatkowa (44) jest oddalona od warstwy fotoprzewodzącej (34) o odległość co najmniej dwukrotnie większą niż poprzeczna odległość otworów w siatce.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że otwory w elektrodzie siatkowej (44) są prostokątne i mają jednakowe wymiary.