将阴极射线管的有机光电导层充电的装置 本发明涉及一种装置，用以对在彩色阴极射线管(CRT)观看面板内凹表面上的有机光电导层(OPC)充电，特别是涉及一种能均匀及便利地将OPC层充电的装置。
1990年5月1日颁予Datta等人的美国专利No.4,921,767号中曾揭示一种制造CRT的荧光屏方法，此方法以电子照相荧幕(EPS)法，利用干粉末状的摩擦带电的屏幕结构材料连续沉积在位于面板内表面上的适当光感受器上。光感受器包括一有机导电层(OC)及一覆盖OPC层。1992年1月28日颁予Datta等人的美国专利No.5,083,959号曾揭示一种装置供在观看面板的内凹表面上形成的光感受器的OPC层上充电。此装置包括一电晕产生器及至少一个电晕充电器其具有成拱形的充电电极连接在一支撑臂上，该臂旋转在面板的曲率中心处连接在装置上。电晕充电器在面板的凹表面的一弧形内摇摆大约30至60秒以充电OPC层。此一相当长的充电时间在一实验室环境不成问题；但如此长的充电时间无法适应高效率的商业生产，在商业环境下，EPS法每一理想步骤是8至10秒。因此增加充电速度三至四倍数而不会有损于OPC层上的电荷均匀性，又不需要增加更多地充电装置，因其可能增加CRT的制造成本。
申请人认定，要如美国专利No.5,038,959所揭示的那样增加充电器的准确速度而不会引起OPC层的不均匀充电是不可能的。因此，需要利用具有不同构型的电晕充电器，才能达到EPC法的商业化所需的充电速度。
根据本发明公开了一种装置，它可以迅速示均匀地使配置在CRT面板观看面板内凹表面上的导电层的光电导层予以静电充电。此装置包括一外壳其具有面板支撑表面，一电接点以将导电层接地，一电晕充电器及电晕充电装置。电晕充电器包括一充电头其实际上与观看面板的内凹表面的外形相同。充电头包含一基板，它有一安装平面、其上连接有许多分散的充电组件。每一充电组件包括一聚焦叶片及与聚焦叶片绝缘的充电叶片。一终端聚焦叶片连接在终端分散充电组件上。充电头的大小尺寸较面板的内尺寸稍小。电晕充电装置包括第一电源供应第一电压至每一充电叶片，及第二电源供应第二电压至每一聚焦叶片。往复装置备置以供横向移动面板内的充电头，移动的距离大致与邻近的分散充电组件的充电叶片间的间隔相等，因而提供一相当均匀的静电至观看面板的光电导层。
本发明将伴随附图予以详细说明，其中：
图1为本发明中利用一充电装置的彩色CRT的轴向正面图；
图2为图1中所示的CRT的屏幕总成的一部分；
图3为本发明的充电装置的正面图；
图4为取自图3的线4-4的充电装置的顶视图；
图5为图3中的圈5内的充电装置的数个分散充电组件及CRT面板的放大部分截面图；
图6为充电装置的基板的侧面图；
图7为图6的基板的顶视图；
图8为图3沿8-8线所取的侧视图；
图9为一聚焦叶片的侧视图；
图10为导电聚焦叶片支座的侧面图；
图11为一绝缘充电叶片支座的侧面图；
图12为取自图11中12-12线的分散充电组件的绝缘充电叶片支厘的放大断面图；
图13为充电叶片接线总成的正视图；
图14为分散充电组件的一绝缘充电叶片夹子的侧视图；
图15为图14的绝缘充电叶片夹子的放大端视图；
图16为一充电叶片绝缘的档护器的侧视图；
图17为充电叶片的一具体实例的侧视图；
图18为取自图17的18-18区域内的充电叶片的锯齿状边缘的放大图；
图19为一充电叶片的第二个具体实例的侧视图；及
图20为取自图19的20-20区域内的充电叶片的锯齿边缘的放大图。
图1显示一彩色CRT 10，其具有一玻璃外壳11包括一基本上为矩形的面板12及一与矩形漏玻锥15连接的管状颈部14。玻锥有一内部导电涂层(未示出)其与阳极钮16连接并延伸至颈部14。面板12含有一观看面板或基底18及一外围凸缘或侧壁20，其由玻璃料21与玻锥15成密封。三色荧光幕22载于观看面板18的内表面。观看面板的内表面轮廓为凹的，亦可为球状、直筒状、或有一复杂曲率如非球面以供大型面板的用。供大型观看面板具有一非球形外型，沿长轴x-x的曲率半径较短轴y-y的半径为大。至少沿长轴自中心至边缘的曲率也是变化的。图2的屏幕22为条表屏幕其包括许多由发射红，绿及蓝荧光条R，G，B的屏幕元组成，该三荧光条循环安排成三条或三位一组的彩色组或像素。此等荧光条在与平面成正交的方向延伸，电子束即在该平面中产生。在具体实例的正常观看位置，荧光条则以垂直方向延伸。光吸收矩阵23分开邻近的荧光元件，如本技术领域中所熟知。或者，屏幕亦可为点状屏幕。一薄导电层24，最好是铝覆盖在屏幕22上并提供一装置，以供应均匀的电压至屏幕，及将来自荧光元件发射而经由观看面板18的光反射。
一多孔隙选色电极，如荫罩25以一般方法并与屏幕22以预定的间隔关系移动安装在面板12内。一电子枪如图1中虚线所示，对中安装在颈部14中以产生并导引三电束28沿收敛路径经由荫罩25中的孔隙至屏幕22的上。电子枪26为传统式，亦可是在此技术领域中的任何适当的电子枪。
CRT 10设计系用一外磁偏转轭，如轭30，位于玻锥与颈部的连接区域。当被激化时，轭30将使三电束28受到磁场作用而使电子束水平及垂直扫描于屏幕22上的矩形光栅。偏转的起始表面如图1所示(零偏转)在轭30的中央。为简单计，并未示出在零偏转区的偏转电子束路径的实际曲率。
荧幕系用电照相屏幕(EPS)法所制成，该方法曾揭示于上述的美国专利No.4,921,767号中。如本技术领域所熟知的，首先，面板12以腐蚀剂予以清洗，以水润湿，并以缓冲的氢氟酸蚀刻，再以清水洗。观看表面板18的内表面再备以光吸收矩阵23，如以传统方式的湿式矩阵方式，如1971.1.26颁予Mayand等人的美国专利No.3,558,310所揭示。具有矩阵23的面板18的内表面再涂以导电材料的层32，该层可提供一电极供覆盖的光导电层34的用。最好导电层及光导电层均由可挥发的有机材料制成。图5中显示者为有机导电层(OC)32及有机光导电层(OPC)34。
适于OC层32的材料包括某些四元氨聚合电解质，如1994.12.6颁予Datta等人的美国专利No.5,370,952号所揭示，OPC 34则最好通过将OC层32涂以含聚苯乙烯的溶液而成层，一种电子施主型材料如1，4-di(2，4甲基苯基)-1，4-二苯基丁三稀；电子受主型材料如2，4，7-三硝基9-萄酮及2-乙烷基蒽醌；及一溶剂如甲苯或二甲苯。表面活化剂如硅酮U-7602及胶化剂如酞酸二辛酯均可加入溶液中。表面活化剂U-7602可购自康洲Danbury的联合碳公司。
OPC层34可利用图3及4中的新颖装置将其迅速而均匀地静电充电，此后，将OPC层34充电大约到+200至+800V的范围内。荫罩25于是插入面板12内，其系置于未示出的曝光台上，充电后的OPC层34在该处通过荫罩25暴露在来自一氙闪光灯的光，或其有足够亮度的光源，如配置在曝光台中水银弧光。光通过荫罩25的孔隙以与CRT的电子枪的一电子束的相同角度透过该荫罩25，使OPC层34上的被照明区域放电，由于光入射在该层上，因而形成电荷图像。荫罩自面板12移除，面板被置于第一荧光显影器上，显影展器包括一发射第一彩色的荧光材料。发射第一彩色的荧光材料在显影器中被摩擦带正电并被导向OPC层34。带正电的发射第一彩色的荧光材料被在OPC 34上形成的电荷图像的带正电区域所拒斥并以所熟知的“逆”显影法，淀积在放电区域。在逆显影中，在屏幕结构材料上摩擦带电的颗粒被OPC层34的相同带电区域所拒斥并淀积在放电区域。每一发射彩色荧光条的尺寸大小较在光吸收矩阵33中的开口要大些以提供每一开口的全部覆及开口周围的光吸收矩阵材料稍微重叠。OPC层34及淀积在其上的荧光粉利用新颖的充电装置38再予充电以在OPC层34上及荧光材料上建立一正电压。OPC层34及荧光粉暴露于光并显影发射第二彩色的荧光粉。再充电和重复，曝光及显影等步骤，供发射第三彩色的荧光粉用。在OPC层34上的其他二个发射彩色荧光粉的每一荧光条线的尺寸大小亦大于矩阵开口的尺寸以确保不会发生空隙，并且是供围绕开口的四周为光吸收矩阵材料提供些微重叠。
三个发光的荧光粉通过将其和例如能慢慢溶解OPC层34的聚苯乙烯的甲基异丁基酮(MIBK)相接触而固定在上述OPC层34的上，荧光粉则形成薄膜以在屏幕22上提供一薄层的表面，屏幕上尚有淀积蒸气化的铝层24。此薄膜为传统的乳剂薄膜，或干燥的薄膜，如1991.7.2颁给Ritt等人的US专利No.5,082,501号所揭示。在成膜及铝化后，屏幕总成在425℃温度下烘烤三十分钟以驱除屏幕总成中的可蒸发成分。
参考图3及4，新颖的电晕充电装置38包括一外壳40，其中有一面板支撑表面42并有一开口43贯穿形成。许多固定对中块44连接在面板支撑表面42上围绕开口42的四周以将面板12与电晕充电器48的充电头46对齐。对中块44由例如塑料所制成，因此不致破损面板12的密封边缘50。此外，与面板12的侧壁20接触的可移动的对中垫(未示出)可用以与充电头46对齐。图5中的电接触52用来在充电期间使OC层32接地。
充电头46包括一矩形导电基板54，如图3-8所示，该基板有一观察安装表面56及一反面安装表面58。观察安装表面56为连续阶梯形状并与观看面板18的内表面外形相符。反面表面58为平面的并以四个绝缘螺钉60与载具62连接。载具62包括一滑动构件64如图3，8所示，该滑动构件与一对柱条66成滑动连接，该柱条66支撑于端部构件68的中，该构件68与一载具基座70连接。滑动构件64可使载具62及连接的充电头46沿面板12的长轴x-x作横向位移。载具基座70固定在台座72上如图3及4所示，其与外壳40的面板支座表面42及中间支座76间的四个支座柱74成滑动连接。垂直位置装置78，如电动机或气动装置在连接器80至载具基座70间移动以使充电头46可以在支座表面42中的开口中垂直移动，使充电头46可在面板12的内上升或下降。
如图5所示，充电头46尚包括相同而分散的充电组件82配置在基板54的安装表面56上并以系紧装置84连接其上，该装置84通过开口85如图6及7所示，该开口穿过基板54。开口85反向钻入基板54的平坦反向表面58的中。每一充电组件82包括一导电聚焦叶片86及一充电叶片88配置在一“L”型绝缘充电叶片支座90及一绝缘充电叶片夹92的间，该叶片夹92沿充电叶片88的一侧延伸并止于绝缘叶片支叶90的一部分的上。导电聚焦叶片支座94位于充电叶片的下并与基板54的安装表面56邻近。如图9所示，每一聚焦叶片86有许多凹下的开口96在平坦的近端98附近形成。开口96为埋头式以与螺纹开口100对齐，该螺纹开口100备于导电聚焦叶片支座94的一侧如图10所示。聚焦叶片86的远端102成弧形并有一曲率与面板12的短轴y-y曲率相同的曲率r0。在本发明第一最佳具体实例中，r0及短轴y-y相等，约为1342.4厘米供具有68厘米的面板12之用(今后称为A68)。远端102的边缘倒角成圆形以消除锐利的边缘。图5中的平头螺帽104将聚焦叶片86固定在叶片支座94上。聚焦叶片86宜以厚度为0.12cm(0.048寸)的18号不锈钢材料为最佳材料。铝则为聚焦叶片支座94的最佳材料。三个孔口106自叶片支座94的顶部至底部贯穿以使系紧装置84连接在“L”形的充电叶片支座90上。充电叶片支座90由可机械加工的绝缘材料如由特拉华.威灵顿的E.I.杜邦公司制造的ACTAL树脂如DELRINTM形成。充电叶片支座90(图11及12)包括第一部分108及第二部分110。第一部分108指在叶片支座94的顶部表面上并有三个抽头孔口112贯穿底部表面，该等孔口与叶片支座94的顶部贯穿至底部的三个开口106对齐。系紧装置84(图8)固定在抽头孔口112内。引出线孔114贯穿第一部分108的底部延伸进入引线室116，其包括一狭窄的凹部118。狭窄凹部118沿充电叶片支座的第二部分110的扇形部分垂直延伸并与埋头的充电叶片引线孔口120相通。图5及13中的充电叶片引线总成122以一平头螺帽123固定在引线孔口120内。引线总成122如图13所示，包括一导电突出部分124基上有一孔口中26贯穿以接纳平头螺帽123。引线128以焊接连接在突出部124的一表面130上。螺帽123通过孔口126并固定在图14中的螺纹孔口131。该孔口在绝缘叶片夹92的一侧形成。引线128的另一端固定在图5中邻近基座54的高压引线汇流排132上。二个埋头充电叶片支座洞133通过于充电叶片支座90的第二部分110的一侧形成。在第二部分110的顶端，一矩形凸部134延伸至叶片支座90的主体的上。凸部134的曲率半径r1为1342.26厘米，而自主体部分的曲率的半径r2为1342厘米。凸部134有效地增加充电叶片88及聚焦叶睛86间的漏径长度如图5所示。
图14及15所示的绝缘叶片夹92，也由DELRINTM所制成，配置在充电叶片支座90的第一部分108的顶部表面。叶片固定开口136在叶片夹92的一侧形成以容纳充电叶片绝缘护圈138。如图5及16所示，充电叶片护圈138包括一小直径叶片支座部分140及大直径叶片部分142。螺纹堂144延伸通过绝缘护圈138的本体以接纳绝缘螺钉146，该螺钉通过在充电叶片支座90的第二部分110的一侧形成的埋头充电叶片支座洞穴133。绝缘叶片夹92的顶端为一矩形的凸出部148与形成在叶片支座90上的凸出部134相同。凸出部分148伸出至叶片夹92的主体以上因而有效地增加充电叶片88及次接近充电组件82的聚焦叶片86间的漏径长度。凸出部分148的曲径率半r1等于凸出部分134的半径，而叶片夹92主体部分的曲率半径r2等于叶片支座90的半径。图16及17所示的的充电叶片88配置在绝缘叶片夹92及绝缘叶片支座90的第二部分110之间，并由绝缘护圈138所固定定位，该护圈贯穿在充电叶片88中的二个支座孔径150并由绝缘护圈138及螺帽146所固定，如图5所示。充电叶片88的厚度为0.005厘米、最好由镍铁合金制成。叶片88的曲率半径r3大约为1341.45厘米。图18显示一放大的叶片88的弧形充电边缘152。充电边缘152包括第一及第二锯齿对154及156，该锯齿对提供大量的电晕点至充电叶片并能保持其结构完整。每一第一锯齿154的半径约为0.038厘米。每一第二锯齿半径为大约0.0648厘米。相邻二锯齿154及156间的中心间隔S为在约0.14厘米。如图5所示，一终端聚焦叶片186连接在终端分立的充电组件82上。充电叶片88位置在充电组件82的聚焦叶片86的末端102以下0.95厘米处。
A68面板12及充电装置46的标准尺寸列于下表。标明“Figure”的该列代表显示组件最合适观看的图号。所有尺寸以厘米计。
表2
组件 图 尺寸
内部长轴x-x 4 55.5
内部短轴y-y 4 42.5
82，A 5 0.914
54，I 6 0.914
54，L 7 52.39
54，W 7 20.96
86，B 9 40.64
86，C 9 6.47
90，D 11 40.64
90，E 11 3.46
90，F 12 0.12
90，G 12 0.15
90，H 12 0.04
92，I 14 40.06
92，J 14 2.44
92，K 15 0.40
92，L 15 0.12
92，M 15 0.15
94，N 10 20.96
94，O 10 19.1
周期，P 5 0.914
88，Q 17 40.51
88，R 17 2.1
154-156，S 18 0.14
再参考图3，本发明充电装置38包括第一高压电源供应200由引线202接至汇流排132，如图5所示，其提供约5kV的第一高压至充电叶片88。第二高压电压电源供应204由引线206连接至基板54，该基板与聚焦叶片86，186成电连接并供应大约1kV的第二高压至该处。
充电器38的操作中，面板12置于外壳40的支撑表面43上。面板12在支撑表面对中并与充电头48对齐，该充电头升起至OPC层34的附近由垂直定位装置18配置在观看面板18的内表面上。充电头46的聚焦叶片86，186在充电头升高至充电位置时与观看面板18的内表面垂直间隔12.5厘米。高压电源供应200及204在充电头46以长轴x-x横向移动时由一平移马达210予以启动，该马达210有偏心凸轮连接其上。轴214连接在偏心凸轮212及载具62以提供充电头46的往复或侧向运动。或者连接一气动唧筒(未示出)至载具62以提供充电头46的往复移动。如图5所示，充电头46在约0.914厘米或一周期P之间来回移动，该距离或周期间隔为充电叶片邻近充电组件82的充电叶片88的间的距离。此一小的移动即足够迅速而均匀地使OPC层34充电至所需电压。提供至OPC层34的电压不仅与充电时间有关，且与供应至充电叶片88及聚焦叶片86，186的电压有关。聚焦叶片的电压将电晕放电引至或聚焦至OPC层34及限制提供至OPC层的最大电压。此外，充电头46及观看面板18的内表面间的垂直间隔决定是否有电荷加在面板12侧壁上的OPC层34。已决定充电装置38在八秒内充电OPC层34至约+800V。因此，使本发明的充电器非常合适用于生长程序。
供A51面板，即具有对角线51厘米的面板的电晕充电叶片188的第二个具体实例显示于图19及20中。叶片188亦有一厚度大约0.005厘米，最好由铁镍合金制成。叶片188的曲率半径r4为82.79厘米，A51面板沿短轴y-y的内表面的曲率半径为83.75厘米。如图19所示，叶片188的长度T约为31.45厘米，高度U约为2.05厘米。二个支撑孔隙250在叶片188中形成以容纳绝缘护圈138。图20为叶片188的弧形充电边缘252的放大示图。充电边缘252包括许多锯齿254，每一锯齿的半径约为0.0635厘米，及一个在邻近锯齿间的中心至中间隔V约为0.14厘米。叶片188配置于与充电组件82相似的分散的充电组件中，其包括一聚焦叶片，一绝缘充电叶片支座及一与聚焦叶片86相似的绝缘充电叶片夹，叶片支座90及叶片夹92如上所述，但仅与其曲率半径及高度不同。A51面板沿每一组件的短轴y-y的长度约为30.48厘米。曲率半径及高度的参数比例必须考虑A51面板的不同曲率半径及内部尺寸。供充电装置的A51面板使用的基板与基板54相似，但其安装表面外形及沿长轴x-x的基板长度则不同。如A68面板的充电模组82一样，每一供A51充电头的充电组件的具有相同的横向尺寸。