【発明の詳細な説明】
蛍光体スクリーンの金属被覆方法
本発明は蛍光体スクリーン(phosphor screen)、特に陰極線管(CRT) 用の蛍光
体スクリーンの金属被覆(metallizing)方法に関する。
CRTの蛍光体スクリーンのターゲット側の電子透過性の光反射性アルミニウム
膜は、蛍光体スクリーンの表面全体にわたって形成される有機物質の平滑な被膜
(film)の上にアルミニウムを蒸着させることによって形成される。この平滑な被
膜はその後に焼き尽くされて(burn out)蛍光体スクリーンの表面全体を“覆う(t
enting)”アルミニウムの鏡状膜を残す。
蛍光体スクリーンを金属被覆する種々の方法が従来技術文献に提案されており
、これらの方法は一般に溶剤型の方法(system)と水性型の方法とに分類される。
溶剤型の方法では、蛍光体の層を先ず水性型のプレウェット(prewet)で濡らし
、次いでトルエンのような溶媒に溶解した重合体例えばポリ(メタクリル酸イソ
ブチル)の約２％溶液からなる溶剤型ラッカーをプレウェットの表面に浮遊させ
てプレウェット表面を覆う。水と溶剤とを加熱することにより除去して厚みが約
１μmの重合体物質の被膜を生成させる。
この方法の主な欠点は、この方法がトルエンのような揮発性有機溶剤を多量に
使用することを伴うということである。該有機溶剤は全て関連した環境問題を伴
う。
水性型の方法は米国特許第3067055号明細書、米国特許第3582389号明細書及び
米国特許第3582390号明細書に記載されており、該方法ではアクリル酸樹脂共重
合体のような水不溶性の被膜形成樹脂の水性エマルジョンを蛍光体スクリーン上
に塗布し、塗膜を乾燥し、該塗膜層を金属被覆し(metallized)、次いで前記の樹
脂膜からなる被膜を約450℃までの温度で加熱することによって揮発させる。前
記水性エマルジョンは前記の被膜形成樹脂を約５〜20重量％含有する。米国特許
第3582389号明細書には、前記の分散物すなわち水性エマルジョンに種々の材料
が添加されることが記載されている。前記分散物のpHを4.0〜8.0の範囲に調整す
るために、中和剤が添加される。焼却工程
(baking out step)中の裸ガラス上の金属膜のふくれ(blistering)を減少させる
ために、ポリ(ビニルアルコール)のホウ酸複合体(complex)が1.0％までの量で添
加される。裸ガラスに対する金属被覆層の接着性を向上させ、それによって焼却
工程の後の金属被覆層の剥離を減らすために、25％までの量のコロイドシリカと
、2％までの量の可溶性ケイ酸塩が添加される。米国特許第4123563号明細書には
、重合体被膜と金属層の多孔性を調節するためにシュウ酸アンモニウムが添加さ
れることが記載されている。これにより重合体層の蒸発によって生ずる金属膜の
ふくれが防止される。同様に、米国特許第3582390号明細書には、同じ目的に過
酸化水素を使用することが記載されている。
水性型の方法の一つの欠点は、前記分散物が蛍光体のストリップ(strip)又は
ドット(dot)同士の間の多数の隙間全部を満たすので、溶剤型の方法の場合の層
よりも厚い層であるということである。従って、蛍光体スクリーン上に残る重合
体の量は溶剤型の方法で使用される重合体の量よりも多く、それ故に取り除くこ
とがより困難である。その結果、広範な焼却工程又は場合によっては複数の焼却
工程を適用することに起因してエネルギー需要の増大を生じ得る。また別のアプ
ローチは重合体被膜の焼却を促進するために、陰極管ファンネル(funnel) の中
に酸素を導入することである。これは装置費用の増加と、酸素の使用に関連する
危険とを伴う。
前記に概略的にせt説明したような溶剤型の方法では、重合体被膜の溶液とア
ルミニウムとが蛍光体スクリーンに塗布され、次いで該蛍光体スクリーンにCRT
のファンネルが有機結合剤中のガラスフリットを用いて取り付けられる。重合体
被膜と有機結合剤の両方を１回の加熱サイクルで除去することが可能である。
水性型の方法では、除去すべき重合体の量は、CRTのファンネルを取り付ける
前に重合体被膜の焼却を一般的に必要とするような量である。従って、２回の加
熱サイクルを必要とし、それに伴ってエネルギー費用が増大し、しかも炉の数に
おいてより大きい投資を必要とし、従ってまた製造用地に関してより広いスペー
スを必要とする。
本発明者らは今般、蛍光体スクリーンの金属被覆方法であって、使用について
すでに提案されているアクリル酸重合やその他の重体よりも著しく低い温度で燃
える尽きる重合体を使用することによって、従来の方法よりもエネルギー効率の
よい蛍光体スクリーンの金属被覆方法を開発した。
従って、本発明は、蛍光体スクリーンの金属被覆(metallization)方法であっ
て、次の工程：
i） ポリ(ヒドロキシアルカン酸)の水性分散物からなる被覆剤(coating)を蛍光
体スクリーンに塗布し、該スクリーンを乾燥する工程、
ii） 場合によっては、前記の塗布されたスクリーンを加熱して重合体被膜を形
成させる工程、
iii）前記の塗布された蛍光体スクリーンに金属の層を蒸着させて複合体を形成
する工程、及び
iv） 前記複合体をポリ(ヒドロキシアルカン酸)の分解温度よりも高い温度に加
熱して前記重合体被膜を分解及び／又は揮発させる工程
からなる蛍光体スクリーンの金属被覆方法を提供するものである。
本発明の方法に従って金属被覆された蛍光体スクリーンは、一般に陰極線管、
例えばカラーテレビジョン受像管又は表示管の形状で使用される。連続的に蒸着
された赤色発光性、緑色発光性及び青色発光性の蛍光物質のストリップ又はドッ
トのうちの少なくとも１つの配列(pattern)、好ましくは３つの配列が、ガラス
パネルの内面に所定の配列で配置されて発光蛍光体スクリーンを形成する。
本発明の方法に従って、蛍光体スクリーンは所定量のポリ(ヒドロキシアルカ
ン酸)の水性分散物で被覆される。前記水性分散物は一般にポリ(ヒドロキシアル
カン酸)を1.0〜50重量％、好ましくはポリ(ヒドロキシアルカン酸)を10〜35重量
％含有する。
ポリ(ヒドロキシアルカン酸)として好ましいものは、ポリ(3-ヒドロキシ酪酸)
又はポリ(3-ヒドロキシ吉草酸)であるか、あるいは3-ヒドロキシ酪酸と3-ヒドロ
キシ吉草酸の共重合体である。適当な共重合体は、例えば3-ヒドロキシ酪酸60〜
90重量％と、3-ヒドロキシ吉草酸40〜10重量％とからなる
ものあり得る。本発明で使用するための分散物に調製し得るポリ(ヒドロキシア
ルカン酸)は、Biopol(Zeneca Specialities社製)という商品名で販売されている
。また、水性分散物又はラテックスは“Biopol Aqueous Slurry”（これもまたZ
eneca Specialities社製)という名称で入手し得る。
前記分散物に含有させ得る他の添加剤は、可溶性ケイ酸塩、コロイドシリカ、
PVAのホウ酸複合体(米国特許第3582389号明細書に記載のもの)、シュウ酸アンモ
ニウム(米国特許第4123563号明細書に記載のもの)、過酸化水素(米国特許第3582
390号明細書に記載のもの)、分散剤、脱泡剤、消泡剤、均展剤及び／又は増粘剤
である。分散剤は懸濁物中にポリ(ヒドロキシアルカン酸)を保持するのを促進さ
せる目的で含有させ得る。分散物の流動学的性質を調節するために及び貯蔵時の
分散物の団結性（保全性）を維持することを促進するために、すなわちポリ(ヒ
ドロキシアルカン酸)の粒子の沈降を防止するために、分散物中に増粘剤を含有
させてもよい。
蛍光体スクリーンは、当該技術で公知の技法により、ポリ(ヒドロキシアルカ
ン酸)分散物で被覆される。例えば、回転させた蛍光体スクリーンの上に、場合
によっては過剰量の分散物を分離除去(spin off)するために該スクリーンを傾け
ながら、前記分散物を塗布し得る。一般に、前記分散物は蛍光体スクリーンの上
に25μmまでの厚みで塗布される。蛍光体スクリーンは、被覆剤を塗布する前に
好ましくはケイ酸塩基材の水溶液で予め濡らすことが好都合であり得る。これに
より蛍光体に対するアルミニウムの接着を向上させ得る。
次いで、前記の分散物が塗布された蛍光体スクリーンを、一般に室温〜180℃
、さらに好ましくは20℃〜70℃の範囲内の温度に加熱して、ポリ(ヒドロキシア
ルカン酸)の被膜を形成させる。この加熱工程の間に、前記分散物中のポリ(ヒド
ロキシアルカン酸)の粒子が凝集して被膜を形成する。前記塗膜の加熱中に、該
塗膜はまた部分的に又は完全に乾燥される。
次いで、当該技術で公知の技法により金属層を前記の塗布されたスクリーン上
に蒸着させる。CRTの製造に関してて、前記金属層はアルミニウムであり、これ
を真空蒸着によって蛍光体スクリーン上に蒸着するのが好ましい。
アルミニウム層は0.1〜0.3μmの範囲の厚みを有するのが好ましい。
金属層を蛍光体スクリーン上に蒸着させて複合体を形成した後に、次いで該複
合体をポリ(ヒドロキシアルカン酸)の分解温度よりも高い温度に加熱して重合体
被膜(film coating)を焼き尽くし且つ揮発させる。ポリ(ヒドロキシアルカン酸)
は加熱により分解して残留物を極く僅かしか残さないか又は全く残さない。本発
明で使用する最も好ましいポリ(ヒドロキシアルカン酸)は約350℃よりも低い温
度で揮発又は分解するものである。
慣用のメタクリル酸樹脂系（Rhoplex B74）と、ポリ(3-ヒドロキシ吉草酸)を1
2重量％含有してなるポリ(3-ヒドロキシ酪酸)／ポリ(3-ヒドロキシ吉草酸)・共
重合体との相対焼却温度の比較を添付の第１図及び第２図に示す。第１図及び第
２図に示した結果は、試料を室温から10℃／分の速度で加熱し且つ重量損失を記
録するためにPerkin-Elmer ６シリーズの熱分析装置を使用することによって得
られた。
本発明の方法の実施においては、工程(iv)における前記複合体の加熱は、陰極
線管を蛍光体スクリーンに封着する(sealing)工程と組み合わせてもよい、すな
わち重合体被膜を揮発させるための別の焼却工程が不必要になる。蛍光体スクリ
ーンに対する陰極線管の封着は当該技術において周知であり、該封着は一般に有
機結合剤中のガラスフリットを使用して部品を一緒に封着するフリット封着法を
使用することにより行われる。陰極線管中に存在する酸素は重合体被膜を焼き尽
くすのを促進するのに十分であるが、必要に応じて追加量の空気又は酸素を豊富
に含んだ空気を陰極線管に導入してもよい。陰極線管に対する金属被覆蛍光体ス
クリーンのフリット封着は一般に約450℃の温度で生じるであろう。封着サイク
ルに慣用される温度分布はLehrサイクルと呼ばれる。
本発明はその範囲に、本発明の方法によって金属被覆されている蛍光体スクリ
ーンを包含し、また本発明の方法によって金属被覆されている蛍光体スクリーン
を少なくとも１つ含んでいる陰極線管を包含する。
本発明を以下の実施例を参照してさらに説明する。実施例では次の定義を使用
する。Lehr サイクル
以下の実施例で使用するLehrサイクルは次の通り、室温から450℃まで10℃／
分の速度で加熱し、450℃で45分間保持し次いで室温に冷却するサイクルである
。
実施例１
予め切断しておいた３インチ×３インチ四方のカラーＴＶスクリーンを(蛍光
体側を上方に向けて)その軸線上で160r.p.mで20秒間、水平に回転させた。この
時間中に、固形分29％（重量／重量）、平均粒径１μmのBiopolラテックス（Zen
eca Specialities社製、バッチNo：BPL No.505/1001）約10mlを前記の回転して
いるＴＶスクリーン上に直接にスラリーとして流し塗布した。このスクリーンを
再度160r.p.mで20秒間回転させて過剰のラテックスを除去し、次いで空気中で室
温で乾燥させた。該スクリーンにEdwards塗布装置E306Aを使用してアルミニウム
蒸着した。長さ１インチ、純度99.99％のアルミニウム線(直径0.58mm)を1.5×10-5
ミリバールで気化させて前記ＴＶスクリーン上にアルミニウム膜を生成させた
。このスクリーンを前記のLehrサイクルの条件下で加熱して蛍光体に接着してい
る輝く平坦なアルミニウム膜を生成させた。
実施例２
予め切断しておいた３インチ×３インチ四方のカラーＴＶスクリーンを(蛍光
体側を上方に向けて)その軸線上で160r.p.mで20秒間、水平に回転させた。この
時間中に、固形分15％(重量／重量)、平均粒径１μmのBiopolラテックス〔水で
固形分を29％から15％(重量／重量)に希釈したもの〕（Zeneca Specialities社
製、バッチNo：BPL No.505/1001）約10mlを前記の回転しているＴＶスクリーン
上に直接にスラリーとして流し塗布した。このスクリーンを再度160r.p.mで20秒
間回転させて過剰のラテックスを除去し、次いで空気中で室温で乾燥させた。該
スクリーンにEdwards塗布装置 E306Aを使用してアルミニウム蒸着した。長さ１
インチ、純度99.99％のアルミニウム線(直径0.58mm)を1.5×10-5ミリバールで気
化させて前記ＴＶスクリーン上にアルミニウム膜を生成させた。このスクリーン
を前記のLehrサイクルの条件下で
加熱して蛍光体に接着している輝く平坦なアルミニウム膜を生成させた。
実施例３
予め切断しておいた３インチ×３インチ四方のカラーＴＶスクリーンを(蛍光
体側を上方に向けて)その軸線上で160r.p.mで20秒間水平に回転させた。この時
間中に、固形分42％(重量／重量)、平均粒径0.5μmのBiopolラテックス(Zeneca
Specialities社製、バッチNo：BPL No.509/2701) 約10mlを前記の回転している
ＴＶスクリーン上に直接にスラリーとして流し塗布した。このスクリーンを再度
160r.p.mで20秒間回転させて過剰のラテックスを除去し、次いで空気中で室温で
乾燥させた。該スクリーンにEdwards塗布装置 E306Aを使用してアルミニウム蒸
着した。長さ１インチ、純度99.99％のアルミニウム線(直径0.58mm)を1.5×10-5
ミリバールで気化させて前記ＴＶスクリーン上にアルミニウム膜を生成させた。
このスクリーンを前記のLehrサイクルの条件下で加熱して蛍光体に接着している
輝く平坦なアルミニウム膜を生成させた。
実施例４
予め切断しておいた３インチ×３インチ四方のカラーＴＶスクリーンを(蛍光
体側を上方に向けて)その軸線上で160r.p.mで20秒間水平に回転させた。この時
間中に、固形分32％(重量／重量)、平均粒径0.5μmのBiopolラテックス(Zeneca
Specialities社製、バッチNo：BPL No．509/2001) 約10mlを前記の回転している
ＴＶスクリーン上に直接にスラリーとして流し塗布した。このスクリーンを再度
160r.p.mで20秒間回転させて過剰のラテックスを除去し、次いで空気中で室温で
乾燥させた。該スクリーンにEdwards塗布装置 E306Aを使用してアルミニウム蒸
着した。長さ１インチ、純度99.99％のアルミニウム線(直径0.58mm)を1.5×10-5
ミリバールで気化させて前記ＴＶスクリーン上にアルミニウム膜を生成させた。
このスクリーンを前記のLehrサイクルの条件下で加熱して燐光体に接着している
輝く平坦なアルミニウム膜を生成させた。
実施例５
Biopol粉末 D600G(Zeneca Specialities社製)を磨砕機(Dyno Mill社製、
形式KDL)中で連続流れ法を使用して湿式粉砕した。Biopol(１kg)を水(３l)に徐
々に加え、前記粉砕法の間、分散物を攪拌した。磨砕機によるBiopol分散物の流
量をポンプで制御した。最初に、ポンプ設定は粗大磨砕物を得るために20ml／分
であり、次いで５ml／分に下げた。この方法で粉砕したB1opolの粒径は直径１μ
mと測定された(SEM)。粉砕されたBiopolが沈降し、ケーキとして採取され、これ
はBiopol：水が１：１の混合物であった。
Biopol分散物は下記の諸成分から調製した。
Biopolケーキ 7.5 g
Dow Corning 添加剤 D65 0.03g
Synperonic PE F/68（ICI社製） 0.1 g
Rheovis CR3（Allied Colloids社製） 0.12g
脱イオン水 19.75g
Dow Corning 添加剤 D65とSynperonic PE F/68との溶液にBiopolケーキを加え
、この混合物をSilverson Laboratory Mixerを使用して室温で５分間攪拌した。
この混合物に増粘剤 Rheovis CR3を加え、次いで該混合物をさらに５分間攪拌し
た。水酸化アンモニウム(25重量％)を用いて分散物のpHを８〜9.5に調整し、該
混合物を３分間攪拌した。得られた分散物は４か月間安定であった。
予め切断しておいた３インチ×３インチ四方のカラーＴＶスクリーンをケイ酸
ナトリウム基材のプレウェット溶液で濡らした。前記のようにして製造したBiop
ol分散物を脱イオン水を加えることにより10重量％濃度のBiopolに希釈した。得
られた分散物の試料８mlを、予め濡らして置いた３インチ×３インチのカラーＴ
Ｖスクリーンに80rpmで回転塗布した。次いで、塗布したスクリーンを180℃に設
定したオーブン中で12分間、加熱処理してスクリーン上にBiopolの均一な被膜を
形成させた。
前記のようにして製造したスクリーン上にEdwards塗布装置 E306Aを使用して
アルミニウム蒸着した。このスクリーンを典型的なLehrサイクルの条件下で約45
0℃の最高温度まで加熱した。この加熱サイクルの間に、前記の
Biopol被膜中の有機物質を揮発させてスクリーン上にアルミニウムの鏡面仕上げ
を生成させた。
実施例６
実施例５に従って調製したBiopolケーキ(7.5g)を、水(11.75g)に消泡剤DNE-Ba
yer(0.075g)とTagat L2-Goldschmidt(0.25g)とを溶解した溶液に加えた。得られ
た混合物を櫂形混合機を用いて500rpmで２分間攪拌した。Viscalex HV 30-Allie
d Colloids(0.3g)を加え、得られた混合物をさらに１分間攪拌した。水酸化アン
モニウム(25重量％)を用いて分散物のpHを８〜9.5に調整した。この分散物の試
料８mlを使用して実施例１に記載のような３インチ×３インチのスクリーンに塗
布した。次いで、塗布したスクリーンを180℃に設定したオーブン中で12分間、
加熱処理してスクリーン上にBiopolの均一な被膜を形成させた。
前記のようにして製造したスクリーンにEdwards塗布装置 E306Aを使用してア
ルミニウム蒸着させた。このスクリーンを典型的なLehrサイクルの条件下で約45
0℃の最高温度まで加熱した。この加熱サイクルの間に、前記Biopol被膜中の有
機物質を揮発させてスクリーン上にアルミニウムの鏡面仕上げを生成させた。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ
Ｇ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ
Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ
，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，
ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ
Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ
，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，
ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ
(72)発明者 カレン，サビル
イギリス国 レンフル−シヤー ピイエイ
８ ６エツチエヌ，リンバン アースキ
ン，グレンモス アベニユ 14