TW200403703A - A method of manufacturing a phosphor screen of a cathode ray tube - Google Patents

Description

200403703 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於製造陰極射線管（CRT)之磷幕之方法。 此外，本發明關於包含該磷幕之CRT。 【先前技術】 許多不同顯示裝置如電視接收機，共同利用具有發光鱗 幕之陰極射線管。一傳統陰極射線管（CRT)如圖1所示。通 $ ’ 一 CRT包含一玻璃面板1，在其内側有一磷幕2。在磷 幕2前面備有一穿孔陰罩3，亦稱為彩色選擇電極。一漏斗 部分4黏接在面板1以構成真空之管。一電子槍5安裝在漏斗 部分4後方之頸部6之内側，一偏轉單元7備於頸部6及漏斗 邰分外側。自電子槍5放射之電子束由偏轉單元7所偏轉 以落在磷幕2之準確位置，因此，構成一像素，複數個像素 構成一圖像。 但，應注意，無陰罩之CRT有時被稱為多數索引crts或 曰追縦CRTs已久為人知（未示出或說明）。快速智慧追縱 CRTs亦稱為FIT管。原則上，智慧追縱crTs有二不同類別， 即早波束系統僅有-電子槍，及多波束系統具有數個電子 以:色CRT而τ，磷幕包括紅，綠及藍鱗層（即碟條或點）。 通常’磷幕包括—結構光吸收碳(石墨)層，亦稱為黑矩陣， ^在各磷^間構成，及—反射金屬背層由銘構成。利用 和紅’綠及監光放射元件分 像之對比。 以件刀^万式，孩黑矩陣可增加圖 85271 -6- 200403703 自電子槍放射之電子通過陰罩之穿孔（如有陰罩）以選擇性 激勵各別磷兀件。當放射電子擊中及激勵磷時(併入磷之制 2器凡件）、，錢以光子之形式射出，再以不同之方向射出 %外’上万’ Τ'万或側方。在觀測玻璃面板射出之光由觀 看者看到。但某些光偏離觀看面板方向射出。該反射金屬 背層於是將光再導引或反射至觀看面板。 在目前TV管中’通常使用一爲平反射銘層。此扁平層將 光反射回黑矩陣中之開口，m可由觀者看到，及反 射至光吸收黑矩陣。因為磷條或點在利用爲平金屬層時未 被光學分隔，彩色污染問題如紅光可能發生在綠彩色線中， 並可能發生内部光反射。此外，向放射之光對亮度及對 比性能（LCP)而言已遣失。 在此技藝中已知利用圓頂型反射金屬背層以克服上述與 扁平金屬背層相關之問題。與平面反射背層比較，一圓型 金屬背層可改進顯示亮度及照明，因為光之内部反射及吸 收已降低之故。此外’光污染之危險已消除。例如，美國 專利號碼5 097 175，5 547 41 1及5 489 8 16揭示此種圓頂型 反射金屬背層’其成為光學分隔之光空腔。 利用色素磷可降低彩色污染，即藍光被紅光放射磷之紅 色素所吸收。 尚有其他因數影響彩色污染，如電子束之點大小，磷之 光散射能力及磷線及點之尺寸及反射金屬背層之反射率。 反射金屬背層通常由蒸氣法利用真空室施加。但不可能 在磷上直接蒸發鋁。如太多磷顆粒以鋁鏡蓋住，發射光總 85271 200403703 f將降低。因此，首先施加一水聚（乙缔乙醇）溶液之薄膜於 磷上。之後’有機溶液如在甲苯之聚丙烯酸溶液加在該薄 水層上。此有機相不與水相混合，在水相上形成一薄皮， 膠片此薄皮僅與磷線（或點）之最高點接觸。鋁在此有機 層上詻發，退火後，一平坦而無懸掛铭背層，僅與磷最高 點接觸於是獲得。 此皮之位置對結果甚為重要。如皮置於太高處，及僅少 量磷與有機相接觸，背層則無法黏接。如皮被置於太低處， 太多鋁蒸發於磷中，放射之光即損失。 此皮形成步驟”甚為笨拙且不堅固可靠，意即，結果 :經常滿*，幕必須再製。因此，此方法甚為昂貴，工作 幕產生量亦低。此外，需要有機溶劑，此點在經濟及環境 上甚不理想。 兄 此外’备發步驟亦甚昂貴，因需要大真空室。 因此’全部蒸發方法為笨拙且昂貴。 【發明内容】 旦，《曰：的為減上述問題，且提供-易於實施， 、 不P貝且在％境上友善之製造陰極射線管磷幕之 万法，特別是製造—反射金屬背層之方法。 〈 根據本發明之第一牿 管（CRT)之磷幕方法達成，方^目的可由—製造陰極射線 方法為在結構之黑矩陣声括提供-反射金屬背層， 該懸垂係加在CRT面板 》至屬片懸垂， 复孚的表面’其中之懸垂包括金屬片， 其千均尺寸為磷顆粒尺寸至少二倍。 焉片 85271 200403703 該金屬片懸垂較佳以旋塗方式施加，或以喷射及其他適 當施加方法實施。 孩金屬片較佳為小於5〇〇μιη，當金屬片懸垂之尺寸增加 時，其穩定性降低。 S $顆粒具有一平均直徑為5_6^m，顆粒間之距離平均為 3μπι，思即金屬片通常應大於1〇μΜ。小於l〇(^m之金屬片應 自懸垂中排除，因此等金屬片將穿入磷線（或點）並在磷顆粒 間發生，因此降低放射光之量。 金屬片之尺寸更佳為自Η)μιη至ΙΟΟμπι之範圍，平均尺寸 為30χ30μηι，金屬片厚度約為3〇nm。 孩金屬片懸垂在水中或任何溶液中，如乙醇。自環境與 經濟觀點而言以水較佳。 該金屬片較佳為鋁片。 一金屬背層為較佳之原因係鋁為具有低原子數之金屬， 即，在原子核中質子較小，意即與具有較高原子束之金屬 比較，在電子束中較少之電子被背層所阻止。此外，鋁片 因其具有高反射性而較佳，且與磷有穩定之接觸及具有彈 性。該鋁片可與磷線（或點）及磷線（或點）之間穩定。因此， 線（或點）將被金屬片光學分隔。因為彼等甚薄及甚具彈性， 金屬片將與其下部之結構採取相同形狀，並提供具有光放 射鱗（光學分隔之_光腔。光學分隔光腔之優點已在導言中 說明。該反射金屬背層最佳為圓項形，但該層亦可為矩形 或其他能提供光學分隔光腔之形狀。 該金屬片懸垂優異的進一步包含—黏合劑，其包含至少 85271 -9- 200403703 一聚合物或聚合物組合，該等聚合物具有自 民对洱膜形成牿 性。該黏合劑提供一金屬片層’其較少敏咸 ☆、庄，在處理睡 具有較多機械穩定性。 ' 此外，黏合劑較佳包含至少一聚合物，或聚合物之纟八 該等聚合物較佳具有酸組，較佳為羧组。獻 " 、 妨&劑之酸組將 與溶解之鋁鹽反應並構成金屬複合物交互 、、、 思任< 4合物矩 車。該交互鏈接聚合物矩陣可提供不溶解（於水及/有機溶劑 如乙醇）’及機械上強固層。因此，利用水及/或有機懸垂可 將額外層加在背層頂部。 通過背層電子束轟擊將產生磷中負電荷，如不將此負電 荷清除，將逐漸排斥電子束。黑矩陣中之石墨將有助於Z 電荷之排除，但較佳為金屬背層為導電背層。 本發明中使用之鋁薄片具有不良之導電率，因為此等薄 片由氧化物所涵蓋因而成為絕緣體。因此，較佳為施加— 導笔層或導電顆粒在背層之頂部。 此種導電層可由蒸發一薄金屬層（約2〇nm)形成，較佳為 銘滑於背層之頂部。 但，導電率可經由使用其他材料予以改進，如銀，金或 石墨顆粒。此等導電顆粒可用旋塗方式，噴射或其他適當 万法施加，一懸垂較佳為顆粒之水懸垂施加在金屬背層之 頂部。 此外底、/主思吸氣層之蒸發如金屬鋇或鈣亦可改進導電 率彳-吸氣弹1之主要目的為自最後真空管中移除剩餘氣 ^因此’足夠量之吸氣劑在氣體移除期間被消耗。因此 85271 -10- 200403703 較佳使用-额外量吸氣劑，以由吸氣劑獲得額外之導電率。 本發明之方法容易實施，價廉及容易置換 寸兒 之值& 一々 1茯在—般產生CRTs 寻、，、无詻乳万法。此外，首段說明之產量亦可改進。 根據本發明第二特性，該目的及其 岣总/、他曰的可由一陰極射 、/ g (CRT)達成，該管包含根據本發明方法製造之磷幕。 本發明之其他優點為，磷幕之亮度及對比性能(:二傳 統瘵發之扁平金屬背層磷幕比較，較為改進。 本發明其他特性及優點將可自以下說 ^ 卜況明又貫施例變為明 頭。 【實施方式】 圖2顯示本發明一實施例製造 一 <匕$反射金屬背層1 0之磷 幕2。 圖2中之磷幕2係位於玻璃面板 板1之内表面，及包含結構黑 矩陣層8位於面板1之上。 磷9備於黑矩陣8之開口中。 从根據本發明製造之反射圓頂形金屬背層1〇(頂層）將磷9涵 盖及與黑矩陣8至少一部分接觸。 在反射金屬背層10之頂部上根據圖2所示之實施例中，施 加一導電層11，其可改進反射金屬背層1〇之導電率。 “層”-詞之意義為-連續或不連續塗層。不連績層之意 義為該叢根據-圖案斷裂1，_結構層其可提供線或點 而無需層。 %9所產生光將被反射金屬背層1〇所反射，及通過黑矩陣 8之開口射出。 85271 -11 - 200403703 圖2中之磷幕2較佳由實施本發明之一實施例之方法而製 成。製造方法列舉如下。 利用傳統已為此技藝人士熟知之技術製造一結構黑矩陣 結構黑矩陣8係首先施加一標準水基光敏抗姓劑，例如含 聚（乙烯吡咯啶）(PVP)及光敏雙偶氮於CRT玻璃面板1之内表 面而獲得。該層隨後經一陰罩曝露在UV光之下，結果，曝 露之區域凝固。因此抗蝕劑圖案於是構成。 包括光凝固圖案及面板之未涵蓋區域之全部表面之頂部 施加一石墨懸垂並予以凝固，因此形成一非結構黑矩陣層。 該光致抗蝕劑圖案之後以光致抗蝕劑澎漲媒介如硫酸或 硝酸予以膨脹。該黑矩陣根據膨脹之抗蝕劑點之圖案部分 斷開。此等膨脹之抗蝕劑及在膨脹抗蝕劑上面之黑矩陣於 是用高壓水柱清除。因A，可獲得一具有對應陰罩穿孔點 或條之結構黑矩陣8。 該點或條於是以三彩色之磷9用此技藝人士所知方式加以 填充。 反射金屬f層1G根本發明以旋塗金屬片懸垂於磷9及 之黑據矩陣8之頂部施加。該懸垂包含具有平均尺寸至、二 磷粒尺寸二倍之金屬片。 7、、、 此貫施例中該磷粒之尺寸約為 思即此實施例之 鋁片為大於10 _，但小於100 _ 該金屬片懸垂亦可用噴射或其他適當方式施 塗可稱為流動塗層。 連万疋 85271 -12- 200403703 為金屬片在石粦線（或愛上、芬产

納 中 層 屬 Η及點）及在磷線（或點）之間穩定，因此， 線（或點）以光方式分陪。田& — u # 刀I阳因為该片甚薄及彈性，故其可採 黑矩陣8及下面之磷9之形妝，廿庐祉3 士 、 之小狀並彳疋供具有光放射磷9於其 之光分隔之光空腔。 圖2中該反射金屬背；】〇 a圓 、、旬月層10為0頂形。孩圓頂形反測金屬背 1 〇可改進亮度及對比性能（I Γ Μ玍此（LCP)，與具有傳統蒸氣式平金 背層比較至少5%。 一黏合劑較佳料銘片驗中。該黏合劑為聚合物，或 聚合物組合，其可溶於水或所用之溶劑如乙醇，其在懸垂 中不會形成不可溶之金屬複合物。該聚合物應具有良好之 薄膜形成特性及在450°C最後退火後不留下殘餘。 該黏合劑提供-金屬片層1G，其在處理時較少敏感及更 多機械穩定性。 、此外，#占合劑在以下理由下可包含至少一具有酸組較佳 為焱組之聚合物或聚合物組合。黏合劑之酸組將與溶解之 鋁鹽作用及形成，及交互鏈接之金屬複合物之聚合物矩陣。 此交互鏈接之聚合物矩陣為不可溶（於水或有機溶劑如乙醇） 及金屬上強層。因此，利用水及/或有機懸垂，額外層可加 在背層之頂部。 如使用水金屬片旋垂，理想是獲得一不溶於水之及機械 更穩疋之薄片層10，一較佳之黏合劑成分為良好薄膜形成 之聚合物聚（乙烯吡咯啶），及具有酸組，如羧組之聚合物 (-COOH)，硫酸（_s〇3H)，含酸組之磷，即磷化氫:組 (-PO(OH)2)，或酚醛（-C0H4〇H)組。如欲利用水懸垂施加另 85271 -13- 200403703 一層，金屬片層l 〇較佳為不溶於水。自環境及經濟觀點， 較佳在所有程序中使用水懸垂。 懸垂之pH較佳增加至約pH 1 〇以增加溶解之鋁鹽之量。黏 合劑之酸組將與此鋁鹽之增加量反應及構成金屬複合物之 交互鏈接聚合物矩陣。因此，一不溶於水及機械上穩定之 強背層10可以形成。 酸組較佳為羧組，因含羧組之聚合物與其他酸聚合物比 車父’較不易形成不溶之金屬複合物。此外，由含叛組之聚 合物形成之薄膜較其他酸形成之薄膜更為機械上穩定。此 外’硫酸及磷化氫酸在退火期間不易完全清除。 具有良好薄膜形成特性之聚合物並能用於水懸垂之例為 聚（乙晞峨咯啶）’聚（乙烯酒精）聚（丙晞酸氨化物），羥基乙 氨賽璐璐及聚尿酯。 具有fee組之聚合物及可用於水懸垂之聚合物之例為幾組 心丙烯酸，如Rohagit SD-15，羧甲基賽璐璐，賽璐璐乙酸 鹽苯三甲酸，聚丙缔酸（與其他聚合物組合）及具羧組之尿 酯。 具有反好薄膜形成特性及具有酸組並可用於水懸垂之聚 合物之一例為聚（丙烯酸酼氨-共-丙烯酸）。 如不/谷於水之金屬片層丨〇必須如上述理由而需要，該金 屬片可懸垂在乙醇中，亦可用溶於乙醇中之黏合劑（即不溶 於水中）。因此’不需要利用具有酸組之聚合物形成交互鏈 接矩陣如上所述。 具有良好薄膜形成特性及可用於乙醇懸垂之聚合物之例 85271 -14- 200403703 為聚丁醛，聚（乙烯吡咯啶）及聚（乙烯醋酸鹽）。 但，亦可能利用乙醇片懸垂構成該不可溶之金屬複合物 交互鏈接聚合物矩陣，如必須如此時。例如，理想是利用 一乙§?懸垂施加一額外層。 具有酸組及可用於乙醇懸垂之聚合物之例為共聚合物， 其包含甲基敗酯酸，如聚（第三丁基丙烯酸_共_乙基敗酯酸· 共-甲基敗酯酸）。 具有良好薄膜形成性及包含酸組並能利用於乙醇懸垂聚 合物之例為聚（乙烯醋酸酯_共-巴豆酸）及聚（蘇合香烯-共-失 水蘋果酸）。 酸組之量非常重要。具有高度羧組之聚合物如聚（敗酯酸） 2常會造成不溶解之金屬複合物及不穩定之懸垂。羧組之 /辰度應在5-80%(w/w)，較佳為約2〇_4〇%(w/w)。低於 2〇%(w/w)，該層變為易碎。 、用万、本*明中《銘薄片具有—不良導電率，因為該薄片 被作為絕緣體之氧化物所涵蓋。 一因此，—導電層η(或導電顆粒）較佳施加於背層之頂部。 4導電層11可由芙於一策 部。 、fx薄（20 nm)4鋁層在背層10之丁真 仁，如欲完全避免真空室，或其 應用銀顆粒，石里人4 t兒率亦可y 較鋁為高之二：金或其他導電材料而達成。但… 射光之量 材料將降低電子束強度，因此帽 一銀顆粒之導 可利用從塗’噴射或其他適當方法施加 85271 200403703 電層11，一銀顆粒懸垂於金屬背層1〇之頂部。銀顆粒可懸 垂於水或任何其他落液如乙醇。在經濟及環保上以水較佳。 如上所述，如水成之銀顆粒懸垂加在背層10之頂部，則包 含基屬片之背層10與水接觸時為不溶，此點甚為重要。 因此，如不用金屬蒸氣形成導電層，較佳併入黏合劑於 金屬片懸垂中以形成不溶於水之金屬背層丨〇。 此外，如欲施加任何其他熬外層於背層10之頂部（以蒸發 以外方法），較佳併入一黏合劑於金屬片懸垂中以形成不易 碎之金屬背層10。 額外層之一例，除一導電層外，為FIT管中之磷顆粒可加 在反射金屬背層10之頂部，如上述之金屬片層10。 在生產CRT之一最後步驟中，包括該反射金屬背層1〇, 及该導電層11 < CRT最後在450°c之下退火以熱解所有之有 機稷合物。黏合劑於是被熱解，留下純金屬背層丨〇。由於 退火，金屬背層10減少2-3倍。厚度減少與用於金屬片懸垂 黏接劑之量有關。 退火前，金屬片層10較佳為300 11111至1 μιη，及反射為 80%，如 80-90%。 退火後，背層之厚度，即最後背層1〇之厚度約為3⑼nm(層 内之層厚度為可變）。較厚之層光上較密，但亦阻止更多電 子，結果，產生光之量降低。太薄之層有太多之孔，結果 反射率降低。 本發明將以以下非限制舉例作進一步說明。 包呂 13.5%(w/w)聚尿酯（Eckart Ultrastar Aqua FP-4100)之 85271 -16- 200403703 4.10 g之7.5%(w/w)之鋁片懸垂於水中與Mowiol 40-88(Clariant)1.49 g 之 5.2%(w/w)溶液，0.56 g 3.0%(w/w) Rohagit SD_15 (R〇hm&Haas)，0·27 g ll%(w/w) Tween 20 (Aldrich)，27.1 3 g之水混合。加0 23 g 5%(w/w)之氨以使懸 垂酸度達到pH 1 〇。此一懸垂用力攪拌丨5分鐘。

Mowiol 40-88為一聚（乙烯酒精;）。

Rohagit SD-15為含叛組之聚丙缔酸。其有助於對铭複合 物之形成，及增加懸垂之黏度。

Tween 20為作為表面反應媒介之聚混碳鐵。 在Eckart Ultrasear Aqua FP-4100中之铭片平均尺寸約為 12-14μιη’薄片厚度為3〇 nm。 此懸垂中鋁與聚合物之比值約為1:2.3。 在結構黑矩陣8(0.8土0·1 μηι)之頂部以含銘之懸垂以125 rpm旋塗約3 〇秒鐘，及根據上述方法以轉9加在CRT面板1之 内表面。所加之層1〇於是以40°C下乾涸5秒鐘。鋁片層1〇厚 度約為1 μιη。 反射金屬背層10之反射率約為85〇/〇。 一薄銘層11(20 nm)之後以真空室蒸發在反射鋁背層1〇之 頂邵。 已条發之鋁層不會影響反射金屬背層丨〇之反射率。 退火後’包括黏合劑之所有有機複合物被熱解，層厚度 變為其原始厚度之1/3，即3〇〇 nm。 本發明已以特殊實施例詳細說明，精於此技藝人士當瞭 解在本發明精神與範疇内可作不同之修改及改變。 85271 -17- 200403703 【圖式簡單說明】 圖1圖解說明一般使用之CRT之構造。 圖2圖解顯示本發明實施例之製造之磷幕之一部分。 【圖式代表符號說明】 1 玻璃面板 2 磷幕 3 陰罩 4 漏斗部分 5 電子槍 6 頸部 7 偏轉單元 8 黑矩陣 9 磷 10反射金屬背層 11導電層 -18- 85271

Claims (1)

1. 2〇〇4〇37〇3 拾、申請專利範圍： 1· 一種製造陰極射線管（CRT)之磷幕之方法，其特徵為該方 法包含施加金屬片懸垂於一結構之黑矩陣層及磷之頂部， 以提供一反射金屬背層，其係加在CRT面板之内側，其中 該懸垂包含具有金屬片，且其平均尺寸為磷顆粒之至少二 倍。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中該金屬片小於5〇〇 。 3·如申請專利範圍第2項之方法，其中該金屬片大於i〇 。 4. 如申请專利範圍第3項之方法，其中該金屬片之範圍為i 〇 μιη至 100 μηι 〇 5. 如申請專利範圍第1、2、3或4項之方法，其中該金屬片 懸垂為銘片懸垂。 6. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項之方法，其中該金屬 片懸垂進一步包含一聚合物或聚合物之組合之一黏合劑， 其具有良好薄膜形成特性。 7·如申請專利範圍第6項之方法，其中該黏合劑包含至少一 聚合物或具有酸組之聚合物組合。 8·如申請專利範圍第卜2、3、4、5、6或？項之方法，其中 該反射金屬背層提供具有光放射磷之光分隔光空腔。 9.如申請專利範圍第丨、2、3、4、5、6、7或8項之方法， 其進-步包含在反射金屬背層上之頂部上施加導電顆粒或 一導電層。 1〇· —種陰極射像管（CRT)，其特徵為包括申請專利範圍第卜 2、3、4、5、6、7、8或9項方法所製造之磷幕。 85271