JPH0795426B2 - カラー陰極線管の基板上に発光スクリン構体を電子写真的に形成する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スクリン構体の電子写真的形成方法に、更
に詳しくは、摩擦電気的に荷電（摩擦荷電という）した
乾燥粉末状の表面処理したスクリン構造材料を使用して
陰極線管（CRT）用のスクリン構体を作る方法に関する
ものである。

〔発明の背景〕

通常のシャドウマスク形CRTは、繰返し周期的に配列さ
れた相異なる３種の色光を放射する蛍光体素子のアレイ
より成る映像スクリンと、このスクリンに向けて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
ートから成る色選択構体すなわちシャドウマスクと、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、スクリンに対して陰となり、集中
角の相違によっ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蛍光体素子を選択的に励起する。
この蛍光体素子の周りは吸光性材料から成るマトリクス
で囲まれている。

CRTの観察用フェースプレート上に蛍光体素子の各アレ
イを形成する従来の一方法は、このフェースプレートの
内面に、３種の発光色のうちの１つの光を放射する蛍光
体粒子と感光性バインダより成るスラリーを塗布し、こ
のスラリーを乾燥させて被膜を形成し、シャドウマスク
の開孔を通してこの乾燥被膜上に光源から光場を投射す
る。このときシャドウマスクは写真のマスタとして作用
する。こうして露光された被膜は、続いて、現像されて
第１の色光放射蛍光体素子ができる。この工程を、第２
および第３の色光放射蛍光体素子形成のために、同じシ
ャドウマスクを使って、但し各工程ごとに光源位置を変
えて、繰返す。光源の各位置は、各色光放射蛍光体素子
を励起させる電子ビームの一つの集中角に光路を近似さ
せるものである。湿式ホトリトグラフ法として知られて
いる この方法についてのより詳しい説明は、1953年１月20日
付でロウ（H.B.Low）氏に与えられた米国特許第2625734
号になされている。

上記した湿式法の欠点は、次世代の娯楽用装置に必要な
より高い解像度およびカラー文字テキストを要するモニ
タ用、工場用その他の用途における更に高い解像度の要
求に対して、この方法では対応することができない点で
ある。更に、この湿式ホトリトグラフ法（マトリクス形
成工程を含む）は、182の主要処理工程を要し、長大な
給排水設備の清浄水を必要とし、蛍光体の回収と再生を
せねばならず、かつ蛍光体材料の露光と乾燥とに多量の
電気エネルギを利用せねばならない。

1969年10月28日付でランジ（H.G.Lange）氏に与えられ
た米国特許第3475169号には、カラー陰極線管のスクリ
ンを電子写真技法を使って形成する方法が開示されてい
る。それは、CRTのフェースプレートの内面に揮発性の
導電性材料を塗布し、次いでその上に揮発性光導電性材
料の層を被覆する。次にこの光導電性層を一様に荷電
し、シャドウマスクを通した光で選択的に露光して電荷
潜像を生成し、高分子量のキヤリヤ液を使って現像す
る。このキヤリヤ液は、懸濁液の形で所定発光色の蛍光
体粒子を多量に含み、この蛍光体粒子は上記光導電性層
の適切に荷電された領域上に選択的に被着して電荷潜像
を現像する。この荷電、露光および付着の工程を、スク
リンの３種の発光色蛍光体の各々すなわち緑、青および
赤の蛍光体について繰返す。電子写真的スクリン形成方
法の一改良案が、1984年５月15日にオリースレージャー
ズ（H.G.Olieslagers）氏他に与えられた米国特許第4,4
48,866号に開示されている。この米国特許の方法では、
各蛍光体の被着工程の後で、隣接する蛍光体粒子の被着
パタン部分相互間に在る光導電性層部を一様に露光し
て、残存する不要電荷を減少させすなわち放電させ次の
被着工程でより一様な光導電体再荷電ができるようにす
ることによって、蛍光体粒子の付着性が増強される。上
記最後の２米国特許が開示している電子写真的技法は要
するに湿式法であるから、前述した湿式ホトリトグラフ
イック法（米国特許第2625734号の方法）における諸欠
点は、この湿式電子写真法にも当嵌まる。

ダッタ（P.Datta）氏他の1988年12月21日付米国特許出
願第287356号（特開平２−284331号対応）、第287358号
（特開平２−283790号対応）、第287355号（特開平２−
283789号対応）は、それぞれ、摩擦電気的に荷電した乾
燥粉末状のスクリン構造材料と、蛍光体粒子の摩擦荷電
特性を制御するために表面にカップリング剤を有する表
面処理された蛍光体粒子と、を使用するCRTスクリン構
体の改良された製造法を開示している。この製造工程の
間、表面処理されたスクリン構造材料はフェースプレー
ト上の光導電性層に静電的に吸引される。この吸引力は
そのスクリン構造材料上に在る摩擦電荷の大きさの関数
である。光導電性層にこの表面処理された材料を付着さ
せるにはサーマル・ボンディング法が使用されている
が、サーマル・ボンディング法は時として光導電性層に
ひび割れを起こし、そのため製造工程で後続するフィル
ム形成工程中にそれが剥離することがある。従って、製
造工程におけるスクリン構体の欠損を防止するためにサ
ーマル・ボンディング法に代わる方法の出現が望まれて
いる。

〔発明の概要〕

この発明に従う、CRTの基板上に電子写真法で発光スク
リン構体を形成する方法は、その基板を導電層で被覆す
る段階とその導電層を光導電性層で覆う段階、その光導
電性層上に静電荷を生成する段階、およびその光導電性
層の選択された領域を可視光に露光して上記の電荷に影
響を与える段階とを持っている。更に、光導電性層の上
記選択された領域を、摩擦荷電された乾燥粉末状の表面
処理された材料で現像する。

この改良された方法は、上記表面処理された材料とその
下側に在る光導電性層とをある溶剤に接触させて粘着性
とし、次いでその移動（displacement）を減少させるよ
うに上記材料を固定することによって、光導電性層に対
する表面処理された材料の付着力を増強させている。

〔実施例と詳細な説明〕

以下、図示の実施例を参照して詳細説明する。第１図
は、矩形状のフェースプレート・パネル12とこれに矩形
状のファンネル部15によって連結された管状ネック部14
とより成るガラス外囲器11を有するカラーCRT10を示し
ている。ファンネル部15には内部導電被膜（図示せず）
があってアノード・ボタン16に接触しかつネック部14内
まで延長している。パネル12は、観察用フェースプレー
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、側壁20はガラスフリット21によってファンネ
ル部15に封着されている。フェースプレート18の内面に
は３色蛍光体スクリン22が形成支持されている。このス
クリン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蛍光体のストライプ
（縞）Ｒ、ＧおよびＢより成る多数のスクリン素子を含
む線スクリンであることが好ましい。なお、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
の発生する共通平面に対しほゞ垂直に延長するように配
列されている。この実施例の管を正常な鑑察位置から視
ると、蛍光体の縞は縦方向に延びている。これらの蛍光
体縞は、周知のように、吸光性のマトリクス材料23で相
互に隔てられていることが望ましい。このスクリンは、
線スクリンの代りにドット・スクリンであってもよい。
アルミニウムを可とする薄い導電性層24がスクリン22上
に在って、蛍光体素子から放射される光をフェースプレ
ート18を通して反射させると共にスクリンに対して一様
な電位を与える手段となっている。スクリン22とその上
に在るアルミニウムの導電性層24がスクリン構体を構成
している。

第１図に戻って、外囲器11内にはスクリン構体に対して
所定の間隔をおいて多孔色選択電極すなわちシャドウマ
スク25が、通常の手段で、脱着可能に取付けられてい
る。第１図に破線で略示された電子銃26はネック部14内
の中心部に設けられていて、３本の電子ビーム28を発生
してこれらを集中経路に沿って、マスク25の開孔を介し
てスクリン22に向けて投射する。電子銃26は、たとえば
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4,620,133号に開示された形式のバイポテ
ンシャル型電子銃であるが、その他任意適当な形式のも
のでもよい。

管10は、ファンネル部とネック部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
ようになっている。ヨーク30を付勢すると、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ン22上
に矩形ラスタを描くように水平および垂直に走査させ
る。偏向の開始面（零偏向面）はヨーク30のほゞ中心に
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
は図示してない。

スクリン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滌し、水ですゝぎ洗いし、緩衝
弗化水素酸でエッチングし、再び水ですゝぎ洗いをする
が、これらは周知の方法である。次に、フェースプレー
ト18の内面を導電性材料の層32で被覆する。この層は上
被光導電性層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（ポリメリック）材料と可視光に対
して感応する適当な染料と溶剤から成る光導電性層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287356号に開示してある。

導電性層32を覆う光導電性層34に、第3b図に示されるよ
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を横切って移動し、
同層34を＋200乃至＋700ボルトの範囲、好ましくは＋20
0乃至＋400ボルトに荷電する。パネル12内にシャドウマ
スク25を挿入し、この正に荷電した光導電体を、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
・フラッシュ・ランプ38からの光でシャドウマスクを介
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。上記光導電性層のうち後続のスクリン
形成のため光放射蛍光体が被着すべき領域の電荷を放電
させるために、異なった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、シャドウマ
スク25をパネル12から外して、そのパネルを第１現像器
42（第3d図）へ移す。第１現像器は、適切に調製された
乾燥粉末状の吸光性ブラック・マトリクス・スクリン構
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、以下述べるように、ブ
ラック・マトリクス材料の粒子に摩擦電荷を与える作用
をする。キヤリヤ・ビードは、1988年12月21日付でダッ
タ（P.Datta）氏他が出願した米国特許出願第287357号
中に記載されているように表面処理されている。

適当なブラッ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
材料の製造に適する黒色顔料は、酸化鉄マンガン、酸化
鉄コバルト、硫化亜鉛鉄および絶縁性カーボンブラック
を含むものである。ブラックマトリクス材料は、顔料、
高分子材料（ポリマー）、およ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−ブレンディング）して調製する。こ
の材料は平均粒径が約５ミクロンとなるように粉砕す
る。

ブラックマトリクス材料と表面処理されたキヤリヤ・ビ
ードとは、ブラックマトリクス材料を約１〜２重量％と
して、現像器42の中で混合する。両材料は、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・
ビードとよく接触して荷電、たとえば負荷電されるよう
に混合する。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の正に荷電された非露
光領域に吸引されてその領域を直接現像する。

マトリクス23を含むこの光導電性層34を、前述した米国
特許出願第287,358号および第287,355号に開示された方
法で製造された、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蛍光体スクリン構造材料のうち
の１つを塗布するために、約200乃至400ボルトの正電位
となるよう一様に再荷電する。

パネル12内にシャドウマスク25を挿入し、緑色発光蛍光
体材料が被着されるべき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蛍
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からシャドウマスク25を外し、パネルを
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蛍光体スクリン
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。この蛍光体粒子は適当な高分子電荷制御材
料、たとえばポリアミド、ポリ（エチルオキサゾリン）
またはゼラチンの様な材料で表面処理されている。表面
処理されたキヤリヤ・ビード1000グラムと表面処理され
た蛍光体粒子15〜25グラムとを、第２現像器内で混合す
る。キヤリヤ・ビードはフルオロシラン・カップリング
剤で表面処理をして、蛍光体粒子にたとえば正の電荷を
与えるようにする。蛍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・カップリング剤を
使用する。正に荷電された緑色発光蛍光体粒子は、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
電領域に反撥されて、いわゆる反転現像法によって光導
電層の放電された露光領域上に被着する。

荷電、露光および現像の各工程は、スクリン構造材料の
うちの乾燥粉末状の表面処理された青色および赤色発光
蛍光体粒子について、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位置からおよび次
いで第３位置から行なって、各光路を青色発光蛍光体お
よび赤色発光蛍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
粉末状の蛍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ン構造材料
の正荷電された領域により反撥されて光導電性層34の放
電済領域上に被着し、それぞれ青色発光蛍光体素子と赤
色発光蛍光体素子を形成する。

乾燥粉末状の蛍光体粒子は適当な重合体で被覆すること
によって表面処理をする。この重合体と蛍光体の表面処
理方法は、上記の米国特許出願第287358号および第2873
55号に記述されている。両出願のうち前者にあっては、
この被覆用混合物は、約0.5〜5.0重量％、好ましくは約
1.0〜2.0重量％の重合体を適当な溶剤中に溶かして作っ
ている。この被覆用混合物は、回転蒸発器と流動化乾燥
器、吸着法またはスプレー乾燥器の何れかによって蛍光
体粒子に施す。被覆のすんだ粒子は、乾燥し、要すれば
砕き、400メッシュのスクリンで分篩し、更に要すれば
商標カボシル（Cabosil.米国イリノイ州、タスコラのカ
ボット・コーポレーション（Cabot Corp.）から市販）
として入手可能なシリカ材料または同等物のような流れ
調整剤（フロー・モデイファイヤ）を使って乾燥ミルに
かける。流れ調整剤の濃度は表面処理剤の蛍光体の大体
0.1〜2.0重量％の範囲内である。

上記両米国出願のうちの後者にあっては、蛍光体粒子に
先ず二酸化シリコン（シリカ）の連続被覆を施し、次い
でその上に、約200mlの適当な溶剤中に約0.1グラムのカ
ップリング剤を溶かして形成した、シランまたはチタン
酸カップリング剤の上被を施している。

表面処理したマトリクス材料と表面処理した蛍光体粒子
より成るスクリン構造材料を、第3e図に示すように筺体
（図示省略）内でフェースプレート18の上方に設けられ
た容器44から放出されるクロロベンゼンの様な溶剤の蒸
気に光導電性層と表面処理した両材料とを接触させるこ
とにより、光導電性層34に融着させる。この高粘稠性の
蒸気は、下側にある光導電性層と、蛍光体粒子とマトリ
クス材料を被覆している高分子カップリング剤とに浸透
して軟化させてこれら層と被覆とを粘稠性とし、光導電
性層34に対する表面処理されたスクリン構造材料の付着
力を増強させる。第3e図に示すように、フェースプレー
トのスクリン22を上向きに配置することによって、粘稠
化した表面処理済スクリン構造材料と光導電性層との間
の付着力の増強に重力を利用することができる。蒸気の
浸透には４陸24時間かゝり、その後パネルは次の工程に
かける前に乾燥させる。

第3f図に示すように、次にスクリン22とマトリクス23上
に固定層46を形成するための一連の工程中、フエースプ
レート18を固定する。粒状のスクリン構造材料が移動
（移動または脱落）しないようにこの材料を完全に覆う
ために固定層を繰返し施すことが必要である。蛍光体粒
子をゼラチンで被覆した形式のこの発明の好ましい実施
例においては、この固定用混合物は、水25％とメチルア
ルコールまたはイソプロピルアルコール75％に、0.1重
量％のポリビニールアルコール（PVA）を混合して調製
している。この混合物を、スクリン22から約61〜122cm
の位置においたスプレイ・ノズル48からスクリン22上に
スプレイする。スプレイを行なう時間は２〜５分間で、
スプレイ圧力は約40psi（28.124kg/m²）である。この様
なパラメータの選択によって乾燥した（ドライ）スプレ
イができる。次に、PVA0.5重量％と、水50％、メチルア
ルコールまたはイソプロピルアルコール50％との混合物
を約２分間スプレイして第２回目の被覆を施し、続いて
PVA1.0重量％と、水50％、アルコール50％から成る混合
物を更に２分間スプレイして第３回目の被覆を行なう。
なお随意工程であるが、後続工程としてスプレイ・フィ
ルム形成工程が含まれている場合にはこの第３回目の被
覆の上に1.0重量％のPVA水溶液（付加アルコール無し）
で第４回目の被覆処理を行なう。しかし、後続処理工程
がエマルジョン・フィルム形成工程を含んでいる場合に
はこの第４回目の被覆工程は不要である。フィルム形成
を終えたスクリンは、次に、アルミニウム被覆をし、約
425℃の温度で30分間ベーキング処理してスクリン構体
中の揮発性有機成分を駆除する。

スクリン構造材料が熱可塑性被覆材料から成るこの発明
の好ましい第２実施例では、この固定処理を２工程で行
なうことができる。すなわち、先ず上述の例と同じ様
に、スクリン22の上にPVA1.0重量％と、水50％、アルコ
ール（メチルまたはイソプロピル）50％との混合物をス
プレイする。次に、PVA0.5重量％の水性スラリー（アル
コールを含まず）をフェースプレート・パネル内に注ぎ
込み、周知の様にして分散させる。こうして固定処理し
たパネルに、周知のエマルジョン法およびスプレイ法の
うちの何れかによりフィルム形成処理をし、次いで上記
例と同様にアルミニウム被覆処理とベーキング処理を施
す。

上記何れの実施例においても、PVAは10重量％の重クロ
ム酸ナトリウムまたは重クロム酸アンモニウムを含んで
いる。好ましくは、各固定処理工程の中間で、固定層46
に水銀アーク燈またはクセノン・ランプ（図示せず）か
らの光を全面照射してPVA中の高分子物質をクロスリン
クさせて固定層に耐水性を与えることが良い。固定層46
用の材料としては重クロム酸塩添加PVAが好ましいが、
珪酸カリウムも使用することができる。

【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
のスクリン構体の断面図、第3a図乃至第3f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略示す
る図、第４図はこの発明の電子写真的乾式スクリン製造
方法の流れを示すブロック図である。 10……カラー陰極線管（CRT）、18……基板（フェース
プレート・パネル）、22……発光スクリン構体、23……
吸光性のブラックマトリクス、24……導電体層、25……
シャドウマスク、32……揮発性導電体層、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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−91533（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−52562（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−73040（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イ．カラー陰極線管の基板表面を揮発性導
   電層で被覆する段階と、 ロ．上記導電層を可視光に感応する染料を含んだ揮発性
   の光導電性層で被覆する段階と、 ハ．上記光導電性層の上に事実上一様に静電荷を生成す
   る段階と、 ニ．上記光導電性層の選ばれた領域を可視光で露光して
   そこに在る電荷に影響を与える段階と、 ホ．上記光導電性層の選ばれた領域を摩擦荷電された乾
   燥粉末状の表面処理した第１の色光放射蛍光体で現像す
   る段階と、 ヘ．続いて、摩擦荷電された乾燥粉末状の表面処理した
   第２と第３の色光放射蛍光体について上記ハ、ニおよび
   ホの段階を繰返して相異なる色光放射蛍光体の３つ組の
   絵素より成る発光スクリンを形成する段階と、より成
   り、 上記表面処理された蛍光体とその下側に在る光導電性層
   とに粘着性を持たせるに充分な時間だけ上記蛍光体と上
   記光導電性層とを溶剤に接触させ、その後、上記蛍光体
   を１層以上の固定層で被覆して上記蛍光体の移動を減じ
   ることにより、上記光導電性層に対する上記表面処理さ
   れた蛍光体の付着性を増強させることを特徴とする、カ
   ラー陰極線管の基板上に発光スクリン構体を電子写真的
   に形成する方法。