本发明涉及一个阴极射线管,更具体讲,涉及一个具有抗静电作用的阴极射线管。 因为阴极射线管外壳的前屏外表面具有较高的表面电阻,于是在该阴极射线管工作期间就蓄积着静电荷,因此造成许多麻烦,例如,在外表面将附上灰尘,或者使人受到电击。
为了消除这种麻烦问题,日本专利(公开号 No.61-16452)公开了一种具有透明薄膜的阴极射线管,这种薄膜系由二氧化硅同诸如白金、钯、锡和金之类金属构成的无机金属化合物在阴极射线管前屏的外表面上形成的,但是,由于在该薄膜中的二氧化硅不导电,所以薄膜的表面电阻不能充分降低,故而得不到足够的抗静电效应。
根据本发明人进行的试验,无机金属化合物在不吸湿的情况下,薄膜是不导电的。当掺入诸如二氯化钯(PdCl2)之类的吸湿的无机金属化合物时,则呈现低导电性。但是,如果将这种化合物的含量增加到能获得足够的导电率时,则该薄膜的强度和光学特性将大为降低。
为了提高阴极射线管外壳的前屏外表面上形成的无反射薄膜的强度,日本专利(公开号No.61-455 45)提出在这种薄膜中掺入诸如钛、铝、镁、钙、锆、钠和钾之类金属的氧化物或氢氧化物。但是,考虑到在这种氧化物或氢氧化物中有金属原子出现,出现之处使诸如SiO2等形成薄膜材料的骨架结构的Si-O-Si结合键被分裂成如图1所示,所以氧或氢氧即不能获得吸湿性,因此所合成的薄膜即不能用作具有所要求的电导率的薄膜。
根据本发明所构成的一种阴极射线管,采用以SiO2或P2O5为主要成分和一种吸湿性金属盐所形成的一种玻璃膜,加在管子前屏地外表面上,即能获得充足的抗静电性能。
图1表示阴极射线管所用的通常抗静电玻璃膜的原子模型;其中符号O为氧原子,为硅原子,为金属原子;
图2表示按本发明实施例做成的一种抗静电玻璃膜的原子模型,其中O为氧原子,为硅原子,为金属原子,
图3为锂盐含量同薄膜强度和电阻之间的关系曲线图,以及
图4为钙盐含量同薄膜强度和电阻之间的关系曲线图。
按照图2所示的本发明,系将一种吸湿性的金属盐封装在玻璃膜的骨架结构(Si-O-Si结合键)的空隙中,并且该金属盐吸收空气中的湿气,借此而降低该玻璃膜的电阻。
即使该种吸湿性金属盐不按上述方式充填该玻璃膜的电阻也能降低。但将吸湿性金属盐按上述方式充填比较好,因为这样就可将它们稳固在该玻璃膜中。为了如上述方式地充填该金属盐,则它的尺寸必须较小,如若金属盐的尺寸过大,则将导致玻璃骨架结构破裂,于是薄膜的强度即会因此而降低。结果,金属盐就不能按照获得足够导电率所需要的量加进去。
这种玻璃膜的厚度以0.05到1微米较好,如果它小于0.05微米,则该薄膜的电阻就不能稳定,另一方面,如果它大于1微米,则难于均匀地形成该膜,致使一幅图象的焦聚变模糊。
表1示出以取得薄膜电阻5×1010Ω/cm2的相应金属盐含量时的薄膜强度的情况,薄膜的强度是利用一种擦磨器对相应的膜进行摩擦试验确定的,也即,用商标为里昂(Lion)NO 50-30擦摩器对其加上200g/cm2的负载进行摩擦。薄膜的强度即可被表示为重复地施加来回摩擦运动而膜不致剥落的次数。从表1中可看出,随着在金属盐中金属元素的原子数目的减少而该薄膜的强度递增。实际上的金属盐(强度为60及以上次数)是那些含有具有原子数目比Ga(31)为小的金属元素,虽然表1中示出的金属盐是无水的盐类,但其中有些也可以是含水的盐类。
表1
具有金属元素的原子数为31或以下的吸湿性盐类举例如下:
LiCl,LiBr,LiI,LiNO3,BeF2,BeCl2,BeCl2·4H2O,BeBr2,NaI,NaI·2H2O,NaNO3,MgCl2,MgCl2·6H2O,MgBr2,MgBr2·6H2O,MgI2,MgI2·8H2O,Mg(NO3)2·6H2O,AlCl3,AlBr3,AlBr3·6H2O,AlI3,KF,KF·2H2O,KBr,CaCl2,CaCl2·H2O,CaCl2·2H2O,CaCl2·6H2O,CaBr2,CaBr2·6H2O,CaI2,CaI2·6H2O,Ca(NO3)2,Ca(NO3)2·4H2O,ScCl3,ScBr3,Sc(NO3)3,TiCl3,TiBr4,Ti(SO4)2,VF4,VCl2,VCl3,VBr3,CrCl2,CrCl3,CrI2,MnCl2,MnCl2·4H2O,MnBr2,MnI2,MnI2·4H2O,FeCl2,FeCl2·4H2O,FeCl3·6H2O,FeBr2·6H2O,FeBr3,FeI2,FeI2·4H2O,Fe(NO3)3·9H2O,Fe2(SO4)3·9H2O,CoCl2,CoBr2,CoBr2·6H2O,CoI2,CoI2·2H2O,CoI2·6H2O,Co(NO3)2·6H2O,NiSO4,CuCl2,CuCl2·2H2O,CuBr2,Cu(NO3)2·3H2O,Cu(NO3)2·6H2O,ZnCl2,ZnBr2,GaCl3,GaBr3,Ga(NO3)3·xH2O,Ga2(SO4)3,以及Ga2(SO4)3·18H2O。
由于某些未知的原因,在一种盐中各金属元素的原子数目减少时,薄膜的电阻进一步降低,于是以少量这种具有少原子数目的金属盐就能提供抗静电效应。一般来说,当一种金属盐的含量超过一定值(相对于该玻璃膜总重的10%)时,薄膜的强度就急剧地下降。当欲获得膜电阻为5×1010Ω/cm2时,若此时金属盐具有的原子数目为31或以下,则金属盐的含量达到10%重量即足够。如果采用的金属盐具有的原子数目比31大,则需10%或更多的含量,这时将引起薄膜强度降低。
这里构成玻璃膜的骨架结构的材料是用SiO2、P2O5或其混合物。这些物质以形成一种乙醇化物的形式较好。为了提高薄膜强度,可将硼、锆、钛、铁、铝、矾或同类物包含进去。
按照本发明可用下述方法取得该薄膜,即将上述吸湿性金属盐之一溶解在骨架组分的乙醇化物中,并利用喷溅法、旋压法、浸渍法或类同方法将该合成溶剂喷涂在阴极射线管上。
图3表示当采用展示出最大抗静电效应的LiNO3时,相对于诸如SiO2元素的骨架组分(主要成分)的金属盐含量同对应薄膜的强度和电阻之间的关系。当用LiCl时具有同一曲线关系。
从图3可明显看到,当考虑薄膜强度时,含量以10%重量或以下是比较好的;当考虑薄膜电阻时,以0.001%重量以上较佳。图4表示采用Ga(NO3)3时的情况,在这种情况下,当考虑强度时,以添加量为10%重量或以下较好,当考虑膜的电阻时,以5%重量或以上较好。当采用GaCl3或Ga(SO4)3可获同一曲线关系。
根据一种金属盐溶于水和酒精(为制备一种涂层溶液的溶剂)的溶解度、分子重量和金属盐的吸湿性,可取得不同的较佳范围。
当玻璃薄膜是由含吸湿性金属盐和聚硅氧烷或醇硅(alcoholate of si)的溶液形成时,吸湿金属盐在玻璃膜中的含量变成该溶液的1/10,这是因为考虑到,在形成膜(为SiO2的产物)的期间,由于溶液的蒸发或脱水凝结反应,使膜的容积减小,并因此而造成吸湿性金属盐从膜上分离,所以,为了形成含有相对于重要成分为0.001到10%重量的吸湿性金属盐的玻璃膜,必须在玻璃溶液中含有的吸湿性金属盐相对于由聚硅氧烷或醇硅中以化学当量产生的SiO2来说为0.01到100%重量。
按照本发明,改进了薄膜贴附在阴极射线管上的粘附强度,虽然对其理由不很清楚,但可假定是因为有金属盐充填在骨架分量的空隙中故能形成密实的膜。
例1:
用下述复合物制备一种涂层溶液,
硅酸乙酯……5%重量
硝酸……3%重量
水……2%重量
硝酸锂……0.5%重量
异丙醇……平衡
将此种溶液用一种旋压法涂敷在彩色图象管的屏面上,然后在115℃烘烤10分钟而形成具有平均厚度为0.1微米的一层抗静电膜。金属盐(硝酸锂)含量相对于该薄膜总重量的3.03%。该薄膜在20℃和40%相对湿度下的电阻为5×108Ω/cm2。
提供一个可比较之例是,一种不含硝酸锂的膜;以及一种含有0.01%重量(相对于膜的总重)的SnCl4的膜,它是利用日本专利公告号No.61-16452公开的一种稳定的二氧化硅溶解的锂溶液代替硝酸锂,形成的膜与例1中的厚度相同。上述薄膜的电阻分别为5×1011和2×1011Ω/cm2。
在上述的摩擦试验中,按照本发明的阴极射线管上的薄膜强度为耐受擦摩器擦100次或以上,并且抗摩力也腾于上述比较例的膜,比较例中膜的强度为耐受擦摩器80次摩擦。
例2:
除了用硝酸钠代替硝酸锂以外,其余形成膜的方法都与例1者相同。虽然膜的电阻为9×109Ω/cm2,但抗静电效应足能满足实际应用。
例3:
采用的溶液含有例1中相同的组分,是利用喷溅法涂敷在彩色图象管的屏面上,然后在150℃烘烤该溶液30分钟而形成膜。该膜的电阻为1×109Ω/cm2。在这种情况下,该膜显示了防止闪烁效应。当采用形成上述这些比较例中的膜时则每种膜也能获得防闪烁效应。但是,其电阻则分别为1012Ω/cm2或以上,及1×1011Ω/cm2。由此可明确见到本发明的抗静电的显著效果。