RU2032243C1

RU2032243C1 - Luminescent screen manufacture process

Info

Publication number: RU2032243C1
Authority: RU
Inventors: И.И. Лобанова; Ю.Н. Фадеева
Original assignee: Фирма "Росич и Ко."
Priority date: 1992-08-27
Filing date: 1992-08-27
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: electronic engineering. SUBSTANCE: phosphor is crushed in ball mill in aqueous solution of polymeric surface-active material, coagulator and potassium silicate are introduced in sequence. Suspension obtained is introduced in CRT screen for depositing phosphor on it. EFFECT: facilitated procedure. 2 cl

Description

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии изготовления люминесцентных экранов для электронно-лучевых приборов (ЭЛП) с высокой разрешающей способностью. The invention relates to electronic equipment, in particular to a technology for the manufacture of luminescent screens for electron-beam devices (CRT) with high resolution.

Известен способ изготовления люминесцентного экрана, заключающийся в осаждении люминофорного порошка из раствора силиката калия на экранную подложку [1]. A known method of manufacturing a luminescent screen, which consists in the deposition of a phosphor powder from a solution of potassium silicate on a screen substrate [1].

Недостатками этого способа являются крупнозернистая структура и большая толщина получаемых покрытий, не позволяющие использовать их в ЭЛП с высокой разрешающей способностью, а также большая длительность формирования люминофорных слоев (1,5-2,0 ч). The disadvantages of this method are the coarse-grained structure and the large thickness of the resulting coatings, which do not allow their use in high-resolution EBLs, as well as the long formation time of the phosphor layers (1.5-2.0 hours).

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления люминесцентного экрана методом осаждения [2], включающий осаждение люминофора на экранную подложку из суспензии, приготовленной путем добавления водораст- воримого полимерного и поверхностно-активного вещества (ПАВ) в суспензию люминофора в растворе силиката калия с последующим введением этой суспензии в стеклооболочку ЭЛП с раствором электролита - водорастворимой соли двухвалентных металлов (например, нитраты стронция или бария). Closest to the proposed is a method of manufacturing a luminescent screen by the deposition method [2], including the deposition of the phosphor on the screen substrate from a suspension prepared by adding a water-soluble polymer and surfactant to the suspension of the phosphor in a solution of potassium silicate, followed by the introduction of this suspensions in a glass shell of an ELP with an electrolyte solution - a water-soluble salt of divalent metals (for example, strontium or barium nitrates).

Недостатком такого способа является необходимость использования большой высоты (5-10 см) осаждения люминофора из суспензии на экранную подложку, обеспечиваемой введением большого количества люминофорной суспензии. Известно (Саминский Л. А. Исследования в области нанесения катодолюминофоров: Дис. на соиск. учен. степени, к.т.н., М., 1969), чем высота осаждения люминофора больше, тем более рыхлый крупнозернистый слой получается из-за увеличения вероятности агрегации частиц люминофора. Увеличение агрегации при увеличении высоты осаждения обусловлено увеличением числа столкновений оседающих частиц люминофора друг с другом, приводящих к их слипанию в крупные агрегаты, которые затем, оседая на экран, образуют люминофорный слой с неплотной крупнозернистой структурой. The disadvantage of this method is the need to use a large height (5-10 cm) of the deposition of the phosphor from the suspension onto the screen substrate, provided by the introduction of a large amount of phosphor suspension. It is known (L. A. Saminsky. Studies in the field of cathodoluminophore deposition: Thesis for the scientific degree, Ph.D., M., 1969), the higher the phosphor deposition height, the more the loose coarse-grained layer is obtained due to increase the likelihood of aggregation of phosphor particles. An increase in aggregation with an increase in the deposition height is due to an increase in the number of collisions of the settling phosphor particles with each other, leading to their coalescence in large aggregates, which then, settling on the screen, form a phosphor layer with a loose coarse structure.

Необходимость применения большой высоты (более 5 см) осаждения люминофора в способе-прототипе обусловлена тем, что силикатную суспензию люминофора, содержащую полимерное ПАВ, вводят через распределительное сопло непосредственно в стеклооболочку ЭЛП, в которой уже находится раствор электролита. При этом важно, чтобы струи суспензии, выходящие из сопла, не доставали до поверхности экранной подложки, а распределяли бы люминофор в верхней части раствора. При этом высота раствора должна быть достаточной, чтобы люминофор успел до попадания на подложку равномерно распределиться в объеме раствора и только затем осесть на подложку. При недостаточной высоте раствора указанные условия не выполняются и люминофорный слой получается неравномерным по толщине. А это приводит к неравномерности экрана в ЭЛП по светотехническим параметрам. The need to use a large height (more than 5 cm) of the phosphor deposition in the prototype method is due to the fact that the silicate suspension of the phosphor containing a polymeric surfactant is injected directly through the distribution nozzle into the ELP glass shell, in which there is already an electrolyte solution. It is important that the jets of the suspension emerging from the nozzle do not reach the surface of the screen substrate, but distribute the phosphor in the upper part of the solution. In this case, the height of the solution must be sufficient so that the phosphor has time to evenly distribute in the bulk of the solution before it enters the substrate and only then settle on the substrate. With insufficient height of the solution, these conditions are not satisfied and the phosphor layer is uneven in thickness. And this leads to the unevenness of the screen in the ELT in terms of lighting parameters.

Кроме ухудшения структуры экрана большая высота суспензии требует соответственно более длительного (30 - 45 мин при размере частиц люминофора 1-5 мкм) осаждения люминофора на подложку. Если учесть, что время закрепления люминофора на подложке составляет 30-60 мин, то суммарная длительность процесса значительна - 1-2 ч. Таким образом процесс по способу-прототипу не производителен. In addition to the deterioration of the screen structure, a large suspension height requires a correspondingly longer (30–45 min with a phosphor particle size of 1-5 μm) deposition of the phosphor on a substrate. If we take into account that the fixing time of the phosphor on the substrate is 30-60 minutes, then the total duration of the process is significant - 1-2 hours. Thus, the process according to the prototype method is not productive.

Кроме того, люминофор длительное время находится в химически активной среде, содержащей силикат калия. Известно (Липатов Ю.С. Адсорбция полимеров. К. : Наукова думка, 1972), что при использовании высокополимерных ПАВ для стабилизации суспензий (например, поливинил- пирролидона) требуется провести операцию гомогенизации путем ее перемешивания с помощью мельницы или введенной мешалки. Это связано с тем, что полимерные молекулы медленно адсорбируются на частицах твердой фазы из-за их большого размера и большой вязкости жидкой среды, т.е. процесс гомогенизации требует затрат времени. Для люминофорной суспензии это время в зависимости от типа люминофора составляет 15-90 мин. Такая дополнительная выдержка люминофора в растворе ПАВ, содержащем силикат калия, как уже отмечалось, приводит к дополнительному химическому воздействию последнего на люминофор. И тем больше, чем длительнее гомогенизация (перемешивание) суспензии. Химическое воздействие на люминофор силиката калия приводит к уменьшению (до 30%) его яркости свечения из-за уменьшения его стойкости к воздействию мощного электронного пучка. Это особенно важно для высокояркостных ЭЛП проекционного типа, работающих при больших напряжениях (25-35 кВ) и больших плотностях тока (15-20 мкА/см²). Таким образом, процесс гомогенизации суспензии люминофора необходимо проводить в растворе полимерного ПАВ без силиката калия. С учетом изложенного выше можно сказать, что способ-прототип не может быть рекомендован для изготовления экранов с мелкозернистой структурой для высокояркостных ЭЛП с высокой разрешающей способностью.In addition, the phosphor for a long time is in a chemically active medium containing potassium silicate. It is known (Lipatov Yu.S. Polymer adsorption. K.: Naukova Dumka, 1972) that when using high-polymer surfactants to stabilize suspensions (for example, polyvinylpyrrolidone), it is necessary to carry out a homogenization operation by mixing it using a mill or an introduced mixer. This is due to the fact that polymer molecules are adsorbed slowly on solid phase particles due to their large size and high viscosity of the liquid medium, i.e. the homogenization process takes time. For a phosphor suspension, this time, depending on the type of phosphor, is 15-90 minutes. Such additional exposure of the phosphor in a surfactant solution containing potassium silicate, as already noted, leads to an additional chemical effect of the latter on the phosphor. And the more, the longer the homogenization (mixing) of the suspension. The chemical effect on the phosphor of potassium silicate leads to a decrease (up to 30%) of its brightness due to a decrease in its resistance to the action of a powerful electron beam. This is especially important for projection-type high-brightness EBLs operating at high voltages (25-35 kV) and high current densities (15-20 μA / cm ² ). Thus, the homogenization of the phosphor suspension must be carried out in a solution of a polymeric surfactant without potassium silicate. Based on the foregoing, we can say that the prototype method cannot be recommended for the manufacture of screens with a fine-grained structure for high-brightness high-resolution EBLs.

Целью изобретения является увеличение яркости свечения люминесцентного экрана за счет увеличения его стойкости к воздействию мощного электронного пучка, а также увеличение разрешающей способности. The aim of the invention is to increase the brightness of the luminescent screen by increasing its resistance to the effects of a powerful electron beam, as well as increasing the resolution.

Для этого в способе изготовления люминесцентного экрана методом осаждения люминофора из суспензии, включающей воду, силикат калия, полимерное ПАВ и электролит, готовят суспензию шаровым размолом в растворе ПАВ с последующим введением в нее сначала электролита, а затем силиката калия, далее вводят полученную суспензию в экран. To this end, in a method for manufacturing a luminescent screen by precipitating a phosphor from a suspension comprising water, potassium silicate, a polymeric surfactant and an electrolyte, a suspension is prepared by ball grinding in a surfactant solution, followed by first introducing an electrolyte and then potassium silicate into it, then the resulting suspension is introduced into the screen .

Применение полимерных ПАВ обусловлено тем, что они, адсорбируясь на частицах люминофора, образуют на их поверхности защитную полимерную пленку, препятствующую агрегации люминофора в большие агрегаты размером более 5 мкм. Поэтому появляется возможность получить люминесцентный экран с плотной мелкозернистой структурой и, тем самым, увеличить разрешающую способность в ЭЛП. Кроме того, защитная полимерная пленка позволяет сгладить поверхность люминофорного слоя, а также сгладить алюминиевое покрытие, которое впоследствии наносят на экран, и, следовательно, улучшить его отражательные свойства и увеличить яркость свечения экрана. В качестве полимерного ПАВ используют водорастворимые полимеры, например эфиры целлюлозы, виниловые полимеры и другие вещества, которые можно впоследствии удалить отжигом экрана при 400-450^оС.The use of polymeric surfactants is due to the fact that, when adsorbed on the phosphor particles, they form a protective polymer film on their surface that prevents the aggregation of the phosphor into large aggregates larger than 5 microns in size. Therefore, it becomes possible to obtain a luminescent screen with a dense fine-grained structure and, thereby, increase the resolution in EBL. In addition, the protective polymer film allows you to smooth the surface of the phosphor layer, as well as smooth the aluminum coating, which is subsequently applied to the screen, and, therefore, improve its reflective properties and increase the brightness of the screen. As a polymeric surfactant, water-soluble polymers, for example cellulose ethers, vinyl polymers and other substances, which can subsequently be removed by annealing the screen at 400-450 ^о С.

Порядок приготовления суспензии люминофора установлен экспериментально. Например, коагулятор - электролит, а затем силикат калия вводят в суспензию после шарового размола люминофора в растворе полимерного ПАВ. Это связано с тем, что шаровой размол стимулирует процессы структурирования и коагуляции в суспензии, что приводит к уменьшению прочности и к ухудшению (разрыхлению) структуры люминофорного слоя. The procedure for preparing a phosphor suspension is established experimentally. For example, the coagulator is an electrolyte, and then potassium silicate is introduced into the suspension after ball grinding of the phosphor in a solution of a polymeric surfactant. This is due to the fact that ball grinding stimulates the processes of structuring and coagulation in suspension, which leads to a decrease in strength and to a deterioration (loosening) of the structure of the phosphor layer.

Возможная высота осаждения люминофора из суспензии на экран 2-5 мм. При высоте меньшей 2 мм наблюдается неравномерное распределение люминофора по экрану по толщине. При высоте более 5 мм наблюдается ухудшение (укрупнение) структуры люминофорного слоя. The possible height of the phosphor deposition from the suspension onto the screen is 2-5 mm. At a height of less than 2 mm, an uneven distribution of the phosphor over the screen over the thickness is observed. At a height of more than 5 mm, a deterioration (enlargement) of the structure of the phosphor layer is observed.

Предлагаемый способ изготовления люминесцентного экрана обеспечивает прочное закрепление люминофорного слоя с плотной мелкозернистой структурой за 15-40 мин. The proposed method of manufacturing a luminescent screen provides a solid fixation of the phosphor layer with a dense fine-grained structure for 15-40 minutes

В качестве примера были изготовлены экраны из люминофоров: КПЦ-612 (Y₂O₃ ˙ Eu), КПЦ-450 (ZnTeS ˙ Ag) и КВ-520-3 (ZnSiO₄ ˙ Mn). При этом используют суспензию, содержащую, мас.%: люминофор 2; поливинилпирролидон 1; нитрат стронция 0,04; силикат калия 1,0; вода остальное. Люминофор размалывают в шаровой мельнице в водном растворе поливинилпирролидона в течение 15-30 мин. Затем вводят нитрат стронция и далее силикат калия. Из полученной суспензии осаждают люминофор на экранную подложку. После выстаивания в течение 30 мин раствор суспензии из экрана удаляют, а экран сушат воздухом.As an example, screens were made from phosphors: KPTs-612 (Y ₂ O ₃ ˙ Eu), KPTs-450 (ZnTeS ˙ Ag) and KV-520-3 (ZnSiO ₄ ˙ Mn). In this case, use a suspension containing, wt.%: Phosphor 2; polyvinylpyrrolidone 1; strontium nitrate 0.04; potassium silicate 1.0; water the rest. The phosphor is ground in a ball mill in an aqueous solution of polyvinylpyrrolidone for 15-30 minutes. Then, strontium nitrate and then potassium silicate are introduced. From the resulting suspension, the phosphor is deposited on the screen substrate. After standing for 30 minutes, the suspension solution is removed from the screen, and the screen is dried with air.

Этот способ позволяет получать плотные люминофорные покрытия с малой шероховатостью. При этом, в сравнении с известным способом-прототипом, плотность их в 1,5 раза больше (2,2 г/см³), а шероховатость - в 2 раза меньше (2-4 мкм). Это свидетельствует о том, что в предлагаемом способе суспензии более агрегативно устойчивы, чем в способе-прототипе, обеспечивают получение люминофорных покрытий с мелкозернистой структурой. Разрешающая способность у экранов, изготовленных предлагаемым способом, в 1,5-2 раза больше. Например, у предлагаемого экрана ширина светящейся линии, измеренная методом сжатого растра, составляет 90-100 мкм, а у экрана прототипа 140-170 мкм. Яркость свечения у предлагаемого экрана примерно на 15-20% больше, чем у экрана прототипа.This method allows to obtain dense phosphor coatings with low roughness. Moreover, in comparison with the known prototype method, their density is 1.5 times higher (2.2 g / cm ³ ), and the roughness is 2 times lower (2-4 microns). This suggests that in the proposed method, the suspension is more aggregatively stable than in the prototype method, provide phosphor coatings with a fine-grained structure. The resolution of screens manufactured by the proposed method is 1.5-2 times greater. For example, the proposed screen width of the luminous line, measured by the method of compressed raster, is 90-100 microns, and the screen of the prototype 140-170 microns. The brightness of the proposed screen is approximately 15-20% greater than that of the prototype screen.

Кроме того, предлагаемый способ менее длителен. Длительность формирования экрана составляет 15-40 мин, а в способе-прототипе 1-2 ч, в зависимости от типа применяемого люминофора. In addition, the proposed method is less long. The duration of the screen formation is 15-40 minutes, and in the prototype method 1-2 hours, depending on the type of phosphor used.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING A LUMINESCENT SCREEN by precipitating a phosphor from a suspension comprising water, potassium silicate, a polymeric surfactant and an electrolyte, characterized in that the suspension is prepared by ball grinding of the phosphor in a solution of a polymeric surfactant, followed by first introducing an electrolyte into it, and then potassium silicate, then the resulting suspension is introduced into the screen of an electron-beam device.

2. The method according to claim 1, characterized in that as a polymeric surfactant use water-soluble polymers, for example, cellulose ethers, vinyl polymers.