用于物品之薄膜涂层的方法及装置 【技术领域】
本发明一般涉及将薄膜涂层涂在物品上的方法及装置，特别是对物品的一部分提供薄膜涂层而将物品其它部分与涂层环境隔离的方法及装置。在一较佳实施例中，本发明涉及使用诸如溅射的薄膜沉淀技术在装配后将薄膜涂层涂在阴极射线管(CRT)正面的方法及装置。
背景技术
虽然本发明一般来说是通过各种薄膜沉淀技术(例如电子束沉淀、化学蒸汽沉淀、溅射)将薄膜涂层涂上物品的应用，但具体来说是在装配后将薄膜抗反射或其它涂层涂在CRT的正面或屏幕上的适用性。
使用CRT的显示器设计者和制造商的主要目标是降低由于周围光反射离开CRT面的眩光。现有技术采用几种措施以在CRT屏幕上实现眩光降低。一措施涉及例如通过氢氟酸溶液之化学蚀刻的屏幕表面处理。这方面的例子揭示于Marks等人的3679451号和Deal等人的3941511号美国专利。这两种方法都通过提供散射入射光而仍保持从CRT面所发出光的良好透射比的处理表面来降低来自CRT的眩光。然而，大体而言，化学蚀刻所涂上的抗反射涂层只实现最小的眩光降低，且通常导致解析度退化。
眩光降低的另一措施是对CRT提供由一片玻璃或具有抗反射观层表面的其它材料组成的抗眩光滤光器。滤光器置于框中，悬在CRT观看表面之前。在此装置中，玻璃滤光器可染色或涂有吸收涂层以提供对比增强。此装置称为对比增强滤光器。玻璃滤光器地涂层也可以是由物理蒸汽沉淀法(例如溅射和蒸发沉淀)涂在玻璃表面的光学干涉涂层的形式。也可由化学蒸汽或液体沉淀法来涂覆。
第三措施是在装配到完工单元前将光学干涉涂层涂在CRT屏幕。但为使此法成功，涂上的涂层必须能经受单元装配时的随后处理步骤。最具挑战性的随后处理步骤是“玻璃料密封”步骤，其中使用玻璃和陶瓷粒子组成的糊将面板密对于CRT的漏斗。玻璃料密封处理所需的温度可高达450℃。许多光学干涉涂层在暴露于这些处理条件时，其性质受到不可逆及有害的改变。此改变也会更改光学厚度和导电性，而导致对光或导电性的耗损。
对CRT屏幕提供抗反射性的另一措施是以抗反射涂层涂层一片玻璃，然后玻璃直接接合到CRT。此处理称为接合面板构造。此处理由于需要准确弯曲玻璃基底，会因为处理中的缺失而必须丢弃CRT和面板导致重大产量损失，因而成本昂贵。
CRT面板或眩光滤光器之抗反射涂层的一个所需特性是导电性。此导电性最好足以帮助静电荷散逸，藉以降低CRT或滤光器上的灰尘累积。涉及化学蚀刻的方法不可能有导电涂层。即使利用可能有导电涂层的上述其它方法，必须进行额外耗时的处理步骤将涂层与抵压带或其它接地元件电气连接，因而可消散静电荷。
在装配后直接涂覆CRT面板或其它类似物品的尝试并不成功存在如下几个原因。第一，完成CRT中的许多材料和成分与存在于薄膜沉淀环境(例如磁控管溅射沉淀环境)的条件不相容。第二，装配好的CRT在CRT后部利用包含电子和其它成分的各种聚合材料。当承受薄膜沉溅环境的热、真空、离子直击时，会释放挥发性污染物。此挥发性污染物可包含水蒸汽、增塑剂、溶剂、齐聚物。这些除气成分的存在对涂覆处理和沉淀设备操作有不利影响，并对抗反射涂层的品质和特性有不利影响。虽然在涂覆前使装配好的CRT暴露于真空条件延长期间可降低除气，但它耗时且昂贵。
再者，CRT或相对于表面部具有极大深度或厚度的其它物品决定了对CRT或其它物品定位、或CRT或其它物品在涂覆处理时经过的相当的处理室的需求。利用大处理室难以保持涂覆处理参数在所需且最佳水平。再者，当处理室尺寸增加时，相邻阴极间的电导增加。无法准确且持续控制涂覆处理参数并减小相邻阴极间的电导或污染导致较差的涂层。
所以，需要对CRT的面板或屏幕及其它类似物品提供抗反射或其它涂层、廉价且克服现有技术目前存在问题的改进方法及装置。与从装配好的CRT成分除气的干涉及此成分对沉淀环境的不相容无关。另需要涂覆CRT面板或其它物品之选择部分的方法及装置，其中可准备并持续控制涂覆处理参数，可减小相邻阴极或其它涂覆装置间的电导。
本发明内容
对照现有技术，本发明提供由诸如磁控管溅射的薄膜沉淀技术在装配后直接涂覆例如CRT面板或屏幕之物品的方法及装置。将装配好的CRT的不相容及除气产生的成分与沉淀环境隔离来实现，藉以防止不相容成分暴露于沉淀室，大大降低影响沉淀处理和涂层品质的除气问题。本发明的方法及装置也提供有效降低处理室沉淀区尺寸的手段，以便利涂覆处理参数的控制及保持并减小相邻阴极间的电导。再者，本发明的方法装置便于以伸到部分挤压带或其它接地元件的导电涂层直接涂覆CRT面板，藉以提供将涂层与静散逸接线电气连接的有效方法及装置。
依据本发明之方法及装置的较佳实施例，要涂覆的CRT或其它物品在薄膜沉淀系统中处理，其中CRT面板或要涂覆物品的部分暴露于沉淀环境，其余大致与此环境隔离。在较佳实施例中，支撑CRT使其正面暴露于多个沉淀处理区并提供移动的连续障壁，隔离物品的非涂覆部与沉淀环境，因此限制沉淀环境暴露于要涂覆之物品的部分。通过保持沉淀与排气区之间的压差或结合障壁也可降低除去和其它污染物移入沉淀区。此障壁也有效降低沉淀区尺寸，藉以便利涂覆处理参数的改进控制。在最佳方法及装置中，本发明提供连续在线处理系统，其中要涂覆的CRT或其它物品连续通过系统。系统包含入口和出口缓冲室，及界定CRT面板在通过系统时所暴露之沉淀区的多个涂覆装置。与沉淀环境不相容之CRT的元件和可能的除气源通过活动障壁与沉淀区隔离。
所以，本发明的目的是提供对CRT面板或另一物品选择部分提供抗反射或其它涂层的改进方法及装置。
本发明另一目的是提供在装配后直接涂覆CRT面板或其它物品的方法及装置。
本发明另一目的是提供对CRT面板直接提供电导之抗反射涂层的方法及装置，涂层延伸到散逸接点且与其电气连接。
本发明另一目的是提供经由溅射对CRT面板直接提供抗反射涂层的方法及装置，其中可在装配后涂上涂层而无除气问题。
本发明另一目的是提供经过涂覆装置处理室的动态或活动障壁，以便利涂覆处理参数的准确及持续控制，并减小相邻涂覆装置间的电导。
本发明的这些及其它目标将通过参照附图、较佳方法及装置的描述及所附权利要求变得显而易见。
附图概述
图1是本发明装置的立体图。
图2是装有CRT的用于图1装置之CRT托架后侧的立体图。
图3是局部去除之图2之CRT托架前侧的立体图。
图4是图2之CRT托架局部剖面的俯视图。
图5是位于图1装置的入口缓冲室内的图2之CRT托加的正视图。
图6是局部去除的俯视图，显示CRT托架线性驱动机构，以虚线显示在入口缓冲室内之图2的CRT和CRT托架。
图7是本发明装置之处理区的俯视图，显示通过装置的多个涂覆装置和多个双CRT托架。
图8是放大图，显示图2之CRT与CRT托架之间的连接。
图9是类似图8的放大图，显示CRT与CRT托架间连接的另一实施例。
图10是类似图8的放大图，显示CRT与CRT托架间连接的另一实施例。
图11是本发明装置的示意图，显示连接沉淀和排气区的真空泵。
图12是修正结构的示意图，显示改进相邻涂覆装置间隔离的构件。
图13为示意图，显示CRT与CRT托架间的密封构件的另一实施例。
图14为示意图，显示CRT与CRT托架之间的密封构件的另一实施例。
图15是类似图7的俯视图，显示分离沉淀和排气区之障壁构件的另一实施例。
图16是图7之实施例的端面视图。
图17是图15之实施例的端面视图。
图18是插有CRT之另一托架设计的立体图，前罩脱离托架体。
图19是除去前罩之另一托架的正视图。
图20是放大的局部正视图，显示图18和19之设计的相邻托架间的连接关系。
较佳方法及装置的说明
本发明涉及将薄膜涂层涂在物品和托架的方法及装置。具体涉及将涂层涂在此物品的第一表面部、同时隔离此物品的其余表面部的方法和装置。本发明具有实用性，可用于将此涂层涂在需要部分物品之选择涂层的各种物品；但本发明对于将薄膜涂层涂在CRT的屏幕或正面、或在垂直于表面的方向将薄膜涂层涂在具有大尺寸的物品上特别有效。再者，虽然该方法及装置可在装配的各个阶段用于涂上此涂层，但涂在完全装配之CRT的屏幕或非涂覆表面提供除气源的其它物品时特别有利。
除非特别限制，否则本案的薄膜沉淀装置或过程包含可采用薄膜涂层的所有装置和设备。包含电子束沉淀装置、化学蒸汽沉淀装置、溅射装置等等。但参照DC磁控管溅射装置来说明本旭有较佳实施例。再者，可涂上各种涂层，包含抗反射涂层、触摸屏幕的导电涂层等等。但较佳涂层是抗反射涂层。
图1为包括本发明装置10的立体图。装置10包含具有中心定位之处理室或区11的长外壳，和分别包括入口和出口缓冲室12和14的端区。入口缓冲室12设有进出口15，具有闩构件18和19及缝隙或闸控阀16以选择性隔离室12的内部与处理室11。室12也设有供气构件20和排气构件21，在室12内选择性提供周围压力条件或真空条件。同样地，出口缓冲室14设有铰接门22、闩构件24和25、缝隙或闸控阀26、供气和排气构件。室12和14作为缓冲区或便于要涂覆之物品进出处理室11的室。
装置10支撑在多个脚28上，并设有顶壁29、底壁31、一对侧壁30和32。在装置10内且延伸全长的是线性驱动机构13，具有多个间隔的转轮17以将CRT托架送经装置如下述。
图7和16所示为装置10的处理室11的一个实施例的内部，它包含多个相邻涂覆装置34。各装置34设有至少一薄膜沉淀装置，在较佳实施例是溅射阴极36。最好各涂覆装置34设有一对溅射阴极34和39。阴极36和39是旋转阴极，系由靶极材料制造，其作用依据现有技术。操作时，各阴极36和39射出原子或其它小粒子40，以沉淀到要涂覆之CRT42的正向屏幕41或其它物品。
各涂覆装置34部分由一对端壁44、包含阴极屏蔽壁部46的内壁部45、外侧壁32所界定。外侧壁32包含从界定涂覆装置34内部之室抽空气体的口49。在图11的系统中，各抽空口49连接抽空或处理区泵50。根据各种因素，包含用于各涂覆装置34的特定反应气体，几个出口49(在某些惰形为所有的口49)可通过共同泵50连接。
多个涂覆装置34排成直线且相邻以便于连续涂覆处理。操作时，工作或反应气体由多个分配岐管57送到溅射阴极36和39。这些岐管将工作气体引向磁控管阴极36和39，造成粒子40的发射或反应而沉淀于CRT的正面41。在阴极36和39的轰击后，工作气体流经阴极屏蔽部46的开口52，然后经由抽空口49抽空。
沉淀区33位于涂覆装置34与CRT42的正面41之间且在处理室11内。沉淀区33一侧由涂覆装置34界定，另一侧由CRT屏幕41和托架障壁板61界定。如下所述，托架58的障壁板61配合相邻障壁板61和顶壁及底壁29及31，形成在室11之绝大部分长度延伸的连续活动障壁。
隔离或排气区或通风系统54邻近沉淀区33且位于区33与侧壁30之间。区54延伸处理室11的全长(图1)，端部由闸控阀16和26界定，顶部和底部由装置10的顶壁29和底壁31界定。其中一侧由侧壁30界定，而另一侧由CRT托架的各种障壁板61界定。区54设有单一出口55，但可安设多个口。如图11，分离排气泵或系统56与口55连接以在区54内产生减压。
如图2、3、4所示，CRT托架58支撑CRT42。当用于图1的装置10时，多个托架58将CRT42送经涂覆装置34以进行涂覆。同时，配合相邻托架及装置10的部分，托架58形成连续活动障壁以隔离沉淀区33与排气区54和未涂覆之CRT42的部分。这就大为降低或消除除气问题，便利装配后之CRT屏幕的涂覆。也有效降低处理室11的沉淀区尺寸，因而可更准确及持续控制处理参数。
托架58包含底座59和CRT支架，后者包括底部60、一对侧托座62、前矩形障壁板61。底部60由适当连接构件连接底座59。托座62通过焊接等等固定于底部60和板61的后表面，在相对于底部60成直角的垂直方向支撑该板。如图3和4所示，障壁板61设有中心开口64，其大小及形状配合CRT42的周边表面。如图8所示，板61的后表面设有多个拉线钉65和螺纹构件66以连接自CRT之挤压带69延伸的翼片或耳68。利用此结构，可相对于障壁板61来安装CRT42，而CRT42的面或屏幕41穿过开口64，CRT42的其余部分伸到板61的后方。最好障壁板61通过弹性密封件之类密封啮合挤压带69，以阻止除气或其它材料通过开口64与CRT42或带69之间。但在某些情况下，若与供给溅射沉淀处理的反应气体的量或分压比较，通过排气区54与处理区34之间的气体的量或分压蒸汽并不重要，则可容忍障壁61与挤压带69之间的小间隙。
具有中心开口71和顶缘、底缘、侧缘的矩形罩或屏蔽构件70在障壁板61之前。构件70通过多个拉线钉构件72相对于板61间隔安装。在较佳实施例中，中心开口71大致对准板61的开口64，但较大，如图3、4、5、8所示。最好屏蔽构件70在障壁板61之前，其距离至少是正面或屏幕41在板61之前的距离。一段Kapton膜74可设在罩70的开口71与障壁61的开口64之间以改善CRT正面41与排气区54的分开及隔离。膜74由多个带条75固定于罩70的正面。如图8所示，膜74从开口71向内延伸，然后通过开口64。若需要的话，膜74由多个带条(未图示)相对于障壁板61保持。最好相对于正面41来定位膜74，因而当CRT暴露于沉淀装置时，涂层延伸在整个正面41及部分的挤压带69上。虽然最好是提供膜74，但这并非必须，如其它实施例所示。再者，如图10所示，若要减小涂覆之正面41的部分，则罩构件70的开口71可小于开口64。
固定于障壁板61之一侧的是具有外缘的重叠边缘翼片76，弯离板81以从相邻托架与板61重叠，如图6所示。如图16所示，屏蔽70应尽量接近壁45和屏蔽部46。再者，相邻屏蔽构件70的侧缘与相邻障壁板应尽量接近。减小这些表面间的间隙不仅增加排气与沉淀区54与33之间的隔离及分开，在屏蔽70与壁部45、屏蔽部46之间的间隙的情形，也减小相邻涂覆装置34间的电导或污染。
图15和17显示分开沉淀和排气区的另一实施例。在该实施例中取消了图7和16之实施例的屏蔽构件70，提供匹配分离面板或障壁部83。障壁部83(如图17)连接壁29和31，并沿处理室11的全长延伸。部83匹配障壁板61的顶缘和底缘。在较佳实施例中，板61的顶和底缘及部83横向延伸以改善沉淀和排气区之间的分离。图15和17实施例中相邻托架的障壁板61的侧缘应尽量接近，以减小其间的间隙，因此防止或至少减少气体从排气区54传到沉淀区33。为进一步改善分离，边缘翼片76可设在相邻托架58的障壁板侧缘之间。
图12显示在相邻涂覆装置34间得到改善的分离或隔离的结构。若使用不同工作或反应气体，则需要此隔离。在图12中，安装密封辊76使其一部分穿过壁部78的开口。通过提供充足长度的屏蔽或障壁70，当CRT42经过装置时即在辊76与屏蔽70之间形成密封。此结构有效形成密封，因此防止气体在相邻涂覆装置34之间流动。
图13显示相对于托架安装CRT42及相对于托架板61密封的另一装置。在图13的实施例中，弹性密封构件79与挤压带69后方的一部分CRT42接合。附在CRT周边之周边耳68的螺纹件82相对于托架板61支撑CRT。当挤压带69引起的除气污染物可保持最少时，此特定实施例较佳。此特定实施例的优点在于涂在CRT42之屏幕41的导电涂层可延伸并包含带69的一部分，确保导电涂层与带69之间的电气接触并消散静电。
图14显示相对于托架来支撑42且在障壁板61与CRT屏幕41的周缘之间形成密封的另一实施例。在图14的实施例中，弹性密封80在挤压带69之前。该实施例的优点在于使挤压带69与沉淀区34隔离，因此防止或减少作为除气源的带69。图14之实施例的密封力和CRT支撑由弹簧之类压住CRT11之后表面部的轭或轴环81提供。但在所有实施例中，在分离排气和沉淀区的处理室中形成连续活动障壁。
图18、19、20显示CRT托架的另一实施例。如图18所示，托架85包含底座86和盒状结构，后者包括顶壁88、底壁89、一对侧壁90、91。具有一对CRT接收开口94、94的障壁板92接合壁88—91。虚线所示的CRT95装在其中一个开口94内。壁90的外表面设有长的密封或垫片构件96，以与相邻托架之壁91的外部密封接合。密封最好由硅或Viton构成以减少除气。
底壁89连接底座88，在底表面上包含与图1装置的线性驱动构件接合的构件。底座86设有对重98以使托架稳定。具有对准开口94、94的一对开口100、100的罩99邻近障壁92的正面。罩99由多个闩或其它连接构件101接到壁88—91的前缘。最好罩99在板92之前，其分开距离约等于在障壁板92的正面之前延伸之CRT95的曲率。底壁89的下表面设有唇边108，向外通过壁91以与相邻托架接合，如图20所示。
图19是装有CRT95之托架85的正视图。如图所示，将CRT95装在板92的构件包含多个支销102以穿过各CRT之两安装耳105的开口。然后开尾销106插入钢端的开口以在销102上固持耳105。枢转闩104固持第二对CRT安装耳105。
如上所述，本发明的主要目标是提供一种使沉淀区和排气区互相隔离或分开的装置及方法。通过例如装配CRT之物品之未涂覆部分的除气防止或减小对沉淀处理的干扰。以几种方式可实现本发明之沉淀和除气区的隔离或分开。首先减小相邻托侧缘之间以及顶和底插架边缘与处理室壁之间的间隙来实际分离二区域，在除气气体与处理气体之间产生分压差。第二方式是在沉淀和排气区之间保持挤压差，因而操作时在处理室内的气体主要移动是从沉淀区到排气区；第三，使实际分离与压差保持结合。障壁的存在也起限制沉淀区作用，以便于涂覆处理参数的控制。
将障壁板61密封于要涂覆的物品如图8—10、13、14，并减少相邻托架58的侧缘之间以及托架的顶和底缘与处理室障壁部之间的间隙，可增大实际分离。但若结合沉淀与排气区之间的压差，则可容忍小间隙。宜保持障壁板61与CRT之间以及托架58与处理室匹配部之间的间隙小于约6mm，小于约3mm更好，小于约1.5mm最佳。可容忍间隙尺寸取决于沉淀和排气区之间的压差量及间隙与要涂覆之表面的接近度。另一因素涉及间隙形状。例如，蛇形间隙可降低区域间的气体移动。
在较佳实施例中，沉淀和排气区33和54分别设有独立泵系统50和58(图11)。提供独立泵系统有助于压差。在较佳实施例中，沉淀区33的压力保持在约1×10-3至8×10-5乇的范围。在排气区54中，压力最好保持在约5×10-5至7×10-4的范围。最好区域间的压差使沉淀区压力比排气区压力超出至少二倍，至少5倍更好。
以上对本装置的结构作了说明，可了解本发明之装置和方法的操作如下。
首先，依据较佳实施例的方法，完全装配的CRT42装在CRT托架58上，如图2、3、4的实施例或任一其它实施例所示。因此，托架可为单一CRT托架58如图2—6，或可为双CRT托架58如图7的示意图或图18的另一托架。在任一种情形下，托架均设有托架板，其开口的尺寸和形状大致符合CRT42的周边表面。可提供具有开口之正向分开的罩或屏蔽构件70(图7和16的实施例中，膜74可设在开口71与64之间以改善隔离沉淀区33与CRT42的正面41免于污染除气。虽然障壁板61的开口64要密封到CRT42的周边表面，但不需全部密封。事实上，可容忍小间隙。但沉淀区33和排气区54内的气体分压最好防止除气从排气区54移入沉淀区33。
在CRT42装于CRT托架后，关闭闸控阀16(图1)，启动供气构件20将入口缓冲室12的内部供以大气压力。然后打开门15。附有CRT42的托架58定位在入口缓冲区12内如图5和8所示。在此位置，托架58的底座59位于输送辊17上。然后开闭并锁定门15，启动排气构件21在室12内产生与处理室11内大致相同的真空条件。然后升高闸控阀16，装有CRT42的托架状入处理区11，因而邻接相邻托架。当相邻托架进出处理室11时，可在其间提供动态密封。若要涂覆的CRT若其物品不想装在各托架开口，则不用的托架可设有涂覆CRT安装开口的玻璃衬垫。当托架58和CRT42位于室11内时，闸控阀16可关闭，室12变成大气压力，新托架和CRT导入室12而重复循环。
在室11内，托架58和CRT42逐步移动，因而CRT正面41逐步经过沉淀区33内的各种涂覆装置34，由溅射阴极36和39依次沉淀薄膜涂层。因为相邻涂覆装置34可利用不同工作气体及不同材料，所以各装置34最好设有独立抽空泵或泵系统50(图11)。
为减少工作气体之类从一涂覆装置34污染另一个，最好在CRT通过室11时，托架58的罩或屏蔽部70尽量接近壁45和46。
在沉淀处理期间，装置34、沉淀区33(通过真空泵50，图11)、排气区54(通过真空泵56，图11)保持减压条件。在沉淀区33所保持的压力水平宜稍大干排气区54，因而产生压差。因此，气体的主要移动(虽减少了)是从沉淀区到排气区54。
在上述装置及方法中，从装配好的CRT42的电子及其它元件释放除气，与沉淀处理区33隔离。因此有效地防止了这种除气干扰沉淀处理。它代表技术上的重大进步，便于对CRT装配后的CRT屏幕等物品进行薄膜涂层。再者，保持活动障壁经过处理区有效地减少了沉淀区尺寸并进而有助于处理参数的改善控制。还有，通过在活动障壁、各种壁表面、室11的部分、装置34之间保持最小间隙，可在相邻涂覆装置间保持隔离。
虽然较佳实施例和方法的描述非常明确，但可作各种修改而不悖离本发明的精神。所以，本发明的范畴系由权利要求而非较佳实施例描述来确定。