专利名称：制造阴极射线管矩阵的方法
本发明涉及一种制造用于具有高透射掩模的彩色阴极射管(CRT)的荧光屏配件的方法。所述荧光屏配件形成在CRT的荧光屏面板的内表面上。荧光屏配件包括具有许多形成在其中的尺寸基本相等的开口的吸光矩阵。所述矩阵通过将一个或多个光敏层涂布在CRT荧光屏面板内表面上形成，所述光敏层由对比增效材料和光刻胶硬化剂组成。将一个或多个光敏层选择性地曝光到第一剂量辐射中，该辐射是对掩模中的开口投影的对比增效材料有光化性的，所述掩模置于距光屏配件固定距离处。对比增效材料获得响应第一剂量的较大光学透射，这样以致于较高水平的第一剂量导致较大的透射值，其中具体地说透射指的是对于第二剂量辐射而言的对比增效材料的透射。第二剂量辐射主要使光刻胶硬化，其通过掩模施加，这样以致于第二剂量与第一剂量成一直线。第二剂量的有效强度分布会提高，因为，第二剂量较高强度区与较低强度区之比，会随着其在对比增效材料中传播，处于较实际入射的第二剂量的相应比更高的比例之下。所以，对比增效材料能够使制造商更易于得到硬化和未硬化光刻胶区域的目标尺寸。在显影步骤中除去在未硬化区中的一个或多个光敏层。然后将不透光的矩阵材料沉积在光屏表面，随后除去硬化光敏层，形成在内面板上的不透光矩阵线。另外，光刻胶层与另外的对比增效层一起可以用作一个或多个光敏层。另外，可以沉积阻隔层，以分隔光刻胶层和对比增效层。现参阅附图详述本发明。图1示出彩色阴极射线管(CRT)，其具有包括荧光屏面板12和通过漏斗15连接的管颈14的玻璃外壳11。漏斗15有导电内涂层(未示出)，后者与阳极钮16接触并且自阳极钮16展延至颈14。荧光屏面板12包括观看面板18和周边凸缘或侧壁23，后者通过玻璃粉27密封到漏斗15上。在面板18的内表面上具有三色无机发光材料荧光屏22。屏22，在图2中以横截面形式示出，是线屏，包括许多屏元件，后者分别包括发射红的、发射绿的和发射蓝的无机发光材料条R、G、B，以三个一组的方式构成，每个三元组包括三种颜色的每一种的无机发光材料线。R、G、B无机发光材料条的延展方向，一般说，与产生电子束的平面垂直。吸光矩阵20，如图2所示，将无机发光材料线隔开。薄的导电层24，优选铝导电层，覆盖屏22，并提供施加均匀第一阳极电势于屏22的、以及反射自无机发光材料元件发射的经面板18的光的装置。屏22和上覆的铝层构成屏配件。多孔彩色选择电极，或掩模25，以可动的方式且相对屏22预定距离，借助惯用方法，安装在荧光屏面板12之中。电子枪26，在图1中用点线示意出，以中心方式安装在颈14中，产生和导引三束直线电子束28，一束中央束，两束侧面束或外侧束，沿着会聚路径经掩模25到屏22。中央束28的直线方向近似垂直于纸平面。
将图1的CRT设计成与外磁偏转磁轭一起使用，例如磁轭30，磁轭示在漏斗与颈连接的邻近处。在激活时，磁轭30使三束电子束28置于磁场影响下，使电子束扫描整个屏22的水平和垂直矩形扫描区。
正如图3所示，掩模25优选自约0.05mm(2mil)厚的低碳钢薄矩形片材形成，包括两个水平侧和两个垂直侧。掩模25的两个水平侧平行于掩模的中心长轴X，而两个垂直侧平行于掩模的中心短轴Y。参见图2和3，电压聚焦掩模25包括有孔的部分，该部分含有许多细长的导线束32，后者被隙缝33隔开，而隙缝平行于掩模的短轴Y。
在一种结构中，由导线束32和邻近隙缝33的横向尺寸所限定的孔板间距Dm为0.87mm(34mil)。正如在图2中所示，每个导线束32的横向尺寸，或宽，W，为约0.39mm(15mil)，每个隙缝33的宽，a’，为约0.48mm(19mil)。隙缝33从电压聚焦掩模的一个水平侧延展到其另一个水平侧。许多金属线34布置得基本垂直于导线束32，每根金属线直径约0.025mm(1mil)，且通过绝缘体36与其相隔。
再参见图2，在观看面板18上形成的屏22包括内置彩色发射无机发光材料线的、具有矩形开口的吸光矩阵20。相应的矩阵开口的宽度，C，为约0.18mm(7mil)。每个矩阵线的宽度，d，为约0.12mm(5mil)，每个无机发光材料三元组的宽度或屏间距，t，为约0.9mm(36mil)。对于这个实施方案，电压聚焦掩模25与荧光屏面板12的内表面的中心相隔间距Q(下文称Q间距)，为约15.24mm(600mil)。在CRT10工作期间，在阳极电压30KV下，导线束32和金属线33之间的电压差为约800V。
电压聚焦掩模25的间距，Dm能够变化。例如，在另一种结构中，对于掩模间距0.68mm(27mil)和导线束宽0.3mm(12mil)而言，每个矩阵开口宽，C，为0.11mm(4mil)。对于电压聚焦掩模25的这种结构而言，就中心Q间距为11.56mm(455mil)来说，在阳极电压30KV之下，导线束32和金属线33间的电压差为约750V。
在一个实施方案中将叙述制造矩阵22的方法，其采用具有掩模间距Dm为0.68mm的电压聚焦掩模25作为照相原片。正如本领域已知的，最初，如图4步骤50所示，清洗板12，其方法包括用苛性碱溶液洗涤它、在水中漂洗它、用缓冲氢氟酸浸蚀它，以及再用水漂洗它。
如步骤52所示，板12的观看面板18的内表面可以用聚乙烯醇(PVA)溶液涂层并干燥形成预涂层(在图5中未示出)。因为玻璃荧光屏面板12的化学组成因玻璃制造商不同会稍有差别，预涂层为沉积以后的材料提供了一种均匀的表面条件。预涂层的厚度在单分子层数量级。
将对比增效/光刻胶溶液罩面涂布在预涂层上并进行干燥形成对比增效/光刻胶层56，如步骤58中所示。适宜的对比增效/光刻胶溶液可以包含与光刻胶溶液混合的约0.5％(重量)对比增效剂如2-重氮-1-萘酚-4-磺酸，光刻胶溶液包含在去离子水中，聚合物，如1.6％(重量)聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)，0.26％(重量)聚乙烯醇(PVA)、0.26％(重量)交联剂如4，4’-二叠氮基茋-2，2’-二磺酸钠盐(Hardener#3，市购自Fairmount Chemical Company，Inc.)。对比增效重氮化合物吸收330nm至430nm的光，而Hardener#3吸收390nm以下的光。对比增效/光刻胶层56的厚度为约1μm。
将电压聚焦掩模25插入到荧光屏面板12中，如图5b所示并且装在设有许多光源的灯室(未示出)中。因为聚焦掩模25具有宽度为Dm/3至2Dm/3的开口，a’，所以优选使光源的位置能横向移动，或者向左或者向右某距离，S/2(S相当于制造商可以应用于惯用CRT的在光源位置之间的惯用间距)，因此光源，G，不再在屏和掩模的对称轴上。当光源向右移动时，掩模-屏轴位于移动了的R和G光源之间的中间处。相似地，当光源向左移动时，屏对称轴位于移动了的G和B光源之间的中间。这种特殊的光学结构公开在2000年3月14日授予Gorog等的U.S.Pat.No6,037,086中。
对于具有电压聚焦掩模25的CRT，印刷屏所需要的光源的横向移动，仅仅影响矩阵条相对于掩模开口33的参考位置。其没有影响条与条的间距，即，光源的这种移动不改变屏结构元件或者它们彼此的关系，而是共同地相对于孔板横向移动它们。
如图4的步骤78所示和应用上述步骤，将对比增效/光刻胶层选择性地曝光到波长大于390nm的可见光中。这种曝光以光化学方式使对比增效剂分解(例如漂白)，从而在层56的部分区域上形成具有较高透射或漂白区域57的有效掩模，如图5b所示。这种曝光称为第一剂量。
然后，如步骤80所示，在灯室中的UV辐射源使层56的选择区域曝光到波长小于约390nm的UV辐射中。这种UV辐射选择性地改变了层56的在漂白区域中的溶解性。在漂白区域之间的层56的非照明区域不受UV曝光影响，并且保持了它们的溶解性，而照明区现成为层56的硬化区59并变成比较不可溶解的。这种曝光称为第二剂量。
正如步骤84和图5d所示，在漂白区域之间的层56的未曝光区通过采用适当溶剂漂洗板12而除去，例如水。该显影步骤使板12的部分表面曝光，而留下了具有较小溶解性的层56的原封未动的硬化区59。
如步骤88所示，通过下述方法形成矩阵，所述方法包括采用石墨水悬浮体涂布板12的曝光的表面部分以及保留的层56的硬化区域59，如图5e所示。使所述悬浮体干燥形成吸光矩阵20，如步骤90所示，并在步骤92中显影，其方法包括将诸如高碘酸水溶液或相当物等适当溶剂放置在矩阵上，以便使具有较低溶解性的层56的在下面的保留区域软化和溶胀。然后用水冲洗矩阵以除去松散的、较小可溶性的、层56的保留硬化区59，在其中形成开口，但是留下了连接到板12内表面的曝光区的矩阵线，如图5f所示。图5e示出形成在层56的保留的硬化区59上的吸光石墨部分21，其随后在步骤92中与保留的硬化区59一起被除去。虽然在本发明中对比增效/光刻胶层56以单层描述，将单独的对比增效层(CEL)与单独的光刻胶层一起使用也在本发明范围之中。适宜的CEL材料包括溶解在甲乙酮(MEK)中的四氟硼酸2，5-二丁氧基-4-(4-吗啉基)苯重氮盐(Diazo55)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和苯酚的混合物。在这种情况下，有效的掩模能够通过在氨氛围中使未反应的Diazo55转变成重氮染料料来固定。替代地，聚乙烯基甲基醚(PVME)或聚(2-乙基-2-噁唑啉)(PEOX)可以代替PVP。另外，2-重氮-1-萘酚-5-磺基酯与2，4-二羟基二苯甲酮(ANS-DHB)可以代替Diazo55作为在CEL混合物中的对比增效剂。能够代替Diazo55的其它材料包括2-重氮-1-萘酚-5-磺基酯和2，3，4-三羟基二苯甲酮，以及，2-重氮-1-萘酚-5-磺基酯和四羟基二苯甲酮。
单独CEL和光刻胶层的典型厚度分别为约6μm和1.5μm。
因为光刻胶溶于水，在对于CEL和光刻胶以单独层使用时，应该优选把非极性溶剂(例如甲乙酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)、甲苯)用于CEL混合物。另外，可以将阻隔层夹在CEL和光刻胶之间，以减少其相互混合。适宜的阻隔层包括溶解在甲苯中的聚环氧乙烷(PEO)和聚乙烯基甲基醚(PVME)。阻隔层的厚度可以为约2μm。
为了更清楚地说明本发明的优点，提供图6和7。图6和7表明下述的实例，在例子中，对比增效材料的特征在于在对比增效材料任何曝光到第一剂量光的波长(即，用于使对比增效材料光致漂白的光化光)中之前，对于包含在第二剂量中的光的波长(即，用于使光刻胶硬化的光化光)而言具有透射T2a。图7是下述实例，其中，(1)入射第一剂量仅仅含有为了使对比增效材料光致漂白的光化光的波长，和(2)入射第二剂量仅仅含有为了使光刻胶硬化的光化光的波长。To表示透射值为0％。图7 b表示，在对比增效材料被第一剂量光致漂白之后，对比增效材料的透射分布。箭头E1H和E1L表示穿过对比增效材料的各个横向位置的第一剂量的光的能量，其中E1H比E1L的能级高，而Eo表示在各个横向位置冲击对比增效材料的能量。图7b还表示，E1H和E1L分别使对比增效材料具有透射值T2C和T2B，其中T100＞T2C＞T2B＞T2A＞To。图7c和7d进一步表示，在光的第二剂量也必须通过对比增效材料传播时，在光刻胶中发生的硬化的水平。在这些图中，箭头E2H、E2L和Eo与在各个横向位置的光的第二剂量的能级有关，其中E2H＞E2L＞Eo，且Eo＝0。图7c是这样的例子，即，当对比增效材料没有曝光于第一剂量且具有对第二剂量的透射T2A时，第二剂量通过对比增效材料和光刻胶进行传播。图7c还表示光刻胶的硬化水平，C2、C1和C0，其中C2、C1和C0分别相当于接受E2H、E2L和Eo的位置，且C2＞C1＞C0，Co相当于没有发生光化学硬化。另一方面，图7d表示，在第二剂量入射能量分布与图7c相同，而对比增效材料如图7b那样已先行被第一剂量光致漂白的情况下，光刻胶的硬化水平。图7d表示光刻胶的硬化水平，C″2，C″1和C0，其中，C″2，C″1和C0分别相当于接受E2H、E2L和E0的位置，且C″2＞C″1＞C0。审查图7c和7d表明，C″2＞C2，C″1＞C1，和C″2/C″1＞C2/C1。最后的关系，C″2/C″1＞C2/C1，表示，在对比增效材料先曝光到光的第一剂量时，对比增效材料如何不成比例地且有利地有选择地提高对第二剂量的光刻胶的硬化的反差比。基本上是，在设计有透射T2c的区域中，光刻胶因第二剂量能级E2H而硬化的水平，比具有透射T2B的位置因E2L而硬化的水平，因T2C＞T2B和E2H＞E2L，而显著提高更多，借此使反差比C″2/C″1成指数提高。应该指出，图7还表示下述情况，即，对比增效材料的透射在第二剂量曝光之前已经固定，与第二剂量能否引起非固定状态的对比增效材料的附加漂白无关。
图6是下述的实例，其中，(1)入射的第一剂量仅仅包含为使对比增效材料光致漂白的光化光的波长，和，(2)入射第二剂量主要包含为使光刻胶硬化的光化光的波长以及包含某些少部分的使对比增效材料发生一些附加光致漂白的波长。在该实例中，图6(a)、6(b)和6(c)与图7(a)、7(b)和7(c)相同；但是图6(d)表示具有有光化性能的某些重叠的第二剂量的结果。基本上表明，光化胶的硬化水平C′2，C′1和C0，其中C′2，C′1和C0分别相当于接受E2H、E2L和E0的位置，且C′2＞C′1＞C0，C0相当于没有进行光化学硬化。但是，C′2比图7(d)的C″2小，因为施加第二剂量并使光刻胶硬化，而一些少部分第二剂量继续使对比增效材料进一步进行光致漂白，借此允许较多的第二剂量透射光刻胶并使其硬化；但是，在图6b中具有透射T2B的部分对比增效材料，比具有透射T2C的位置的部分，以更快的速率更多地透射。图6(c)和6(d)表示C′1＞C1，因为，象在图7(c)和7(d)中那样，第一剂量的较低能级E1L仅仅入射在C′1情况的对比增效层，和，因此，第二曝光仅面临透射T2B，与图6(c)的情况相反，后者第二剂量面临较低的透射T2A。观察图7(d)和图6(d)，可见，C″2/C″1＞C′2/C′1。从而提出了在下述情况下的优选实施方案，即，或者在第二剂量之前固定对比增效材料，或者第二剂量仅仅具有不发生附加光致漂白的光的波长。
图8是在对比增效材料和光刻胶在同一层56中时本发明的另一示意表示。第一剂量在通过掩模隙缝33并入射到该层之后的强度分布以第一分布曲线61表示，该曲线的第一全宽度为最大值W1的一半。第一剂量使对比增效材料漂白，描绘出漂白区57。第二分布曲线62表示在层56中的第二剂量的实际过滤光，其使光刻胶发生光化学硬化，得到硬化区59(重要的是，入射在层56上的第二剂量的分布与第一分布曲线61基本相似)。第二分布曲线62的全宽度为最大值W2的一半，其中W2＜W1，W2近似于图8中硬化区59的宽度，所以，其说明本发明的优点，即，本发明提供了得到比不采用对比增效材料用另外方法产生的硬化区窄的硬化区59的方法。在不含对比增效材料的相当系统中施加第二剂量的光化光会产生近似W1的较宽的硬化区。


图1是按照本发明制造的彩色阴极射线管(CRT)的平面图，部分为轴向断面。
图2是图1的CRT的荧光屏面板断面，示出光屏配件。
图3是用于图1的CRT的电压聚焦孔板(tension focus mask)的平面图。
图4是包括图2光屏配件制造过程的流程图的方块图。
图5(a)～5(f)绘出在矩阵形成期间面板光屏的内表面图。
图6(a)～6(d)是表示在第二剂量的光也使对比增效材料附加光致漂白的情况下，在光刻胶的光化学硬化反应期间，对比增效材料对反差比的影响的图。
图7(a)～7(d)是表示在第二剂量的光仅使光刻胶硬化的情况下，在光化反应期间，对比增效材料对反差比的影响的图。
图8是表示第一剂量的光致漂白分布和第二剂量的透射分布的方法的流程示意图。

提供下述实施例进一步说明本发明。在这个实施例中，第一剂量的第一曲线61，(1)在位置X1处有60能量单位，这使层56在X1处具有对于第二剂量为75％的透射和(2)在位置X2处有40能量单位，这使层56在X2处具有对于第二剂量而言40％的透射。第二剂量具有入射在层56上的基本相似的分布，因此，如果光化光的水平在位置X1处为600能量单位，那么水平在位置X2处为400能量单元。因此，随着在位置X1处第二剂量600能量单位穿过层56的表面，第二剂量被滤光，提供约450能量单位(即，透射75％乘以600能量单位)的光从而产生较高水平的硬化。但是，相似地在位置X2处，400能量单位穿过层56的表面，第二剂量被滤光，提供约160能量单位(即，透射40％乘以400能量单位)，从而产生某较低水平硬化。所以，在位置X1和X2之间的引起硬化的有效第二剂量的反差比为约2.8(450能量单位/160能量单位)，而在没有对比增效材料的实施例中，相应反差比仅1.5(600能量单位/400能量单位)。
本领域技术人员能够理解，本发明的优点并不限于具有高透射的电压聚焦掩模。本发明也可以利用在探寻某些反差提高以使光化辐射的后来的剂量的强度分布适合某些光化学敏感材料的其它系统中。


制造CRT(10)荧光屏(22)配件的方法。该配件在荧光屏面板(12)的内表面上形成，包括有许多开口的吸光矩阵(20)。该矩阵由在该内表面上涂布一个或多个含光刻胶和对比增效材料的光敏层(56)形成。该光敏层选择曝光于经与屏配件定距离的掩模(25)中开口的光化辐射。对该一层或多层两次曝光，其第一剂量使对比增效材料的选择区域以对比增效材料作为第二剂量的滤光片方式漂白，第二剂量使光刻胶在选择区硬化，其在一个或多个层中传播而被滤光，使选择区域光化辐射水平与非选择区域光化辐射水平之比大于在选择区域的相应入射第二剂量与非选择区域的之比。在矩阵材料沉积在屏表面的未覆盖区后除去所述光敏层的保留部分而形成矩阵线。