Спосіб виготовлення люмінесцентного екрана проекційного кінескопа

Изобретение относится к электронным вакуумным приборам, а именно к способам изготовления люминесцентных экранов проекционных кинескопов, в частности к получению однородных, высокопрочных покрытий методом осаждения люминофора из фракционированной суспензии и последующим закреплением люминофорного слоя закрепляющей смесью. Известен способ изготовления люминесцентных экранов методом осаждения, заключающийся в осаждении люминофорных частиц на дно колбы электронно-лучевой трубки из суспензии, содержащей люминофор, силикат калия, азотнокислый стронций и воду [Шехмейстер Е.И. Общая технология электровакуумного производства. - М.: Высшая школа, 1984, с. 120]. Недостаток описанного способа состоит в том, что присутствие в суспензии нитрата стронция способствует агрегации частиц люминофора и получаемые люминесцентные покрытия характеризуются неравномерной, рыхлой структурой, невысокой разрешающей способностью и плотностью упаковки частиц. Известен также способ изготовления люминесцентного экрана, включающий ультразвуковую обработку люминофора в водном растворе силиката натрия, последующее отделение люминофора от жидкой фазы, его высушивание и осаждение из суспензии в водном растворе коагулятора - азотнокислой или уксуснокислой соли бария или стронция [Авт.св. СССР №744779, кл. Н 01 J 9/22, опублик. 30.06.80]. Недостатком этого способа является использование нефракционированного люминофора, суспензии которого характеризуются полидисперсностью и широким фракционным распределением, что способствует процессу агрегации частиц. Осаждение агрегированного люминофора из водного раствора коагулятора в свою очередь усугубляет агрегацию частиц и на поверхность подложки переходят крупные конгломераторы, а получаемое люминофорное покрытие характеризуется низкой плотностью и прочностью сцепления частиц между собой и с твердой поверхностью. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения люминесцентного слоя методом осаждения нефракционированного люминофора на подложку из суспензии в 0,0035% растворе силиката калия. После осаждения порошка, через капиллярную трубку, погружаемую в осветленный раствор, вводят закрепляющую смесь, состоящую из 0,12% раствора силиката калия, 0,16% раствора коагулятора нитрата бария и 0,1 н. раствора соляной кислоты рН которой составляет 9,1 [Патент Англии №986636, кл. С 4/С 09 К/, опублик. 17.03.65, прототип]. Недостаток этого способа состоит в том, что используются нефракционированные суспензии, имеющие широкое фракционное распределение частиц и множество конгломераторов. Поэтому, получаемые из таких суспензий покрытия характеризуются неравномерной, рыхлой структурой. В таких покрытиях имеется слабая связь между частицами за счет использования нефракционированного люминофора, имеющего множество конгломераторов, а также за счет его осаждения из раствора, содержащего незначительное количество связующего вещества - силиката калия. В результате этого происходит нарушение слоя люминофора при приливаний закрепляющей смеси. Введение в систему коагулятора незначительно повышает адгезионную прочность сформированного в неоптимальных технологических условиях люминофорного покрытия. В случае низкой адгезионной прочности наблюдается отрыв отдельных частиц люминофора при сливании раствора коагулятора, что приводит к дефектам покрытия. Все это сказывается на светотехнических параметрах люминесцентных экранов получаемых ЭЛП, в частности на разрешающей способности, светоотдаче и приводит к сокращению срока службы приборов. В заявляемом способе изготовления люминесцентного экрана проекционного кинескопа, включающем осаждение люминофора из суспензии в водном растворе силиката натрия, закрепление люминофорного слоя закрепляющей смесью, согласно изобретению осаждение люминофора проводят из фракционированной суспензии со средним размером частиц 6,5-7,0 мкм и фракционным распределением 5,0-9,0 мкм в 0,10-0,15% водном растворе силиката калия, а закрепление сформированного покрытия к поверхности подложки проводят закрепляющей смесью с рН равным 11,2-11,4, причем при закреплении в систему вводят щелочной раствор коагулятора нитрата стронция, получаемый при смешивании 0,6-0,8% водного раствора силиката калия и 0,03-0,05% водного раствора нитрата стронция. Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое решение отличается от известного тем, что осаждение люминофора проводят из фракционированной суспензии со средним размером частиц 6,5-7,0 мкм и фракционным распределением 5,0-9,0 мкм в 0,10-0,15% водном растворе силиката калия, а закрепление сформированного покрытия к поверхности подложки проводят закрепляющей смесью с рН равным 11,2-11,4, причем при закреплении в систему вводят щелочной раствор коагулятора нитрата стронция, получаемый при смешивании 0,6-0,8% водного раствора силиката калия и 0,03-0,05% водного раствора нитрата стронция. Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое решение отличается от известного тем, что осаждение люминофора проводят из фракционированной суспензии со средним размером частиц 6,5-7,0 мкм и фракционным распределением 5,0-9.0 мкм в 0,10-0,15% водном растворе силиката калия, а закрепление сформированного покрытия к поверхности подложки проводят закрепляющей смесью с рН равным 11,2-11,4, причем при закреплении в систему вводят щелочной раствор коагулятора нитрата стронция, получаемый при смешивании 0,6-0,8% водного раствора силиката калия и 0,03-0,05% водного раствора нитрата стронция. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Использование для нанесения люминесцентных покрытий фракционированной суспензии со средним размером частиц 6,5-7,0 мкм и фракционным распределением 5,0-9,0 мкм позволяет получать однородные, равномерные и плотные покрытия. Более широкое фракционное распределение (наличие частиц меньших, чем 5 мкм и больших, чем 9 мкм) способствует образованию конгломератов и ухудшает плотность упаковки частиц. Осаждение на поверхность подложки фракции со средним размером частиц менее 6,5 мкм уменьшает яркость свечения получаемого экрана, а при осаждении фракций со средним размером частиц более 7,0 мкм формируется неравномерное, рыхлое покрытие с низкой светоотдачей. Введение в фракционированную суспензию силиката калия в процессе ее осаждения на подложку в количестве ниже 0,1% уменьшает сцепление люминофорных частице подложкой. Повышение концентрации силиката калия выше 0,15% приводит к укрупнению суспензии и расширению ее фракционного распределения, что отрицательно сказывается на структуру и плотности получаемого люминесцентного покрытия. Введение в систему после сформирования люминесцентного покрытия щелочного раствора коагулятора, получаемого при смешивании 0,6-0,8% водного раствора силиката калия и 0,03-0,05% водного раствора нитрата стронция является оптимальным и обеспечивает высокую адгезионную прочность люминесцентного покрытия. Эффект повышения прочности сцепления люминофорных частиц с подложкой, обеспечение высокой адгезионной прочности и качества покрытий достигается за счет повышения в щелочной среде с рН равным 11,2-11,4 степени ионизации силиката калия и поверхностных групп стеклянной подложки. Таким образом, осаждение на подложку люминофорной фракции со средним размером частиц 6,5-7,0 мкм и фракционным распределением 5,0-9,0 мкм из 0,10-0,15% водного раствора силиката калия и закрепление сформированного люминофорного слоя щелочным раствором коагулятора с рН равным 11,211,4, получаемым при смешивании 0,6-0,8% раствора силиката калия и 0,03-0,05% раствора нитрата стронция, дает возможность получить однородные, плотные покрытия, обладающие высокой адгезионной прочностью, что соответствует критерию "существенные отличия". Способ был опробован при нанесении люминесцентных покрытий ЭЛТ с диаметром 50 мм. Примеры конкретной реализации способа. Пример 1. 1 мл 2% раствора силиката калия (М = 1,66) смешивают с 7 мл дистиллированной воды и 12 мл 0,5 фракционированной суспензии люминофора ZnS: Аg со средним размером частиц 6,5 мкм. Полученную смесь заливают в оболочку с диаметром 50 мкм. Люминофорные частицы осаждают на стеклянную поверхность в гравитационном поле в течении 1,5 часа. Сформированное люминофорное покрытие закрепляют в щелочной среде, с рН равным 11,2, добавляя в систему смесь нитрата стронция и силиката калия, получаемую при смешивании 6 мл 2% раствора силиката калия (М = 1,66), 0,4 мл 1,6% раствора нитрата стронция и 13,6 мл дистиллированной воды. Через 30 минут происходит закрепление слоя люминофора. Жидкость сливают, а люминофорное покрытие высушивают. Удельная навеска полученного покрытия составляет 4,0 мг/см2. Пример 2. 1,25 мл 2% раствора силиката калия (М = 1,66) смешивают с 8,75 мл дистиллированной воды и 10 мл 0,5% фракционированной суспензии люминофора Y2O3:Eu со средним размером частиц 6,6 мкм. Полученную смесь заливают в оболочку диаметром 50 мм. Люминофорные частицы осаждают на стеклянную поверхность в гравитационном поле в течение 1,5 часа, Сформированное люминофорное покрытие закрепляют в щелочной среде с рН равным 11,3, добавляя в систему смесь нитрата стронция и силиката калия, полученную при смешивании 7 мл 2% раствора силиката калия (М = 1,66), 0,5 мл 1,6% раствора нитрата стронция и 12.5 мл дистиллированной воды. Через 30 мин. происходит закрепление слоя люминофора. Жидкость сливают, а люминофорное покрытие высушивают. Удельная навеска полученного покрытия составляет 3,5 мг/см2. Пример 3. 1,5 мл 2% раствора силиката калия (М = 1,66) смешивают с 6,5 мл дистиллированной воды и 12 мл 1,5% фракционированной суспензии люминофора Gd2O2S:Tb со средним размером частиц 6,7 мкм. Полученную смесь заливают в оболочку диаметром 50 мл. Люминофорные частицы осаждают на стеклянную подложку в гравитационном поле в течение 1,5 часа. Сформированное люминофорное покрытие закрепляют в щелочной среде с рН равным 11,4, добавляя в систему смесь нитрата стронция и силиката калия, полученную при смешивании 8 мл 2% раствора силиката калия (М =1,66), 0,6 мл 1,6% раствора нитрата стронция и 11,4 мл дистиллированной воды. Через 30 минут происходит закрепление слоя люминофора. Жидкость сливают, а люминофорное покрытие высушивают. Удельная навеска полученного покрытия составляет 12 мг/см2. Пример 4. 1,5 мл 2% раствора силиката калия (М=1,66) смешивают с 6,5 мл дистиллированной воды и 12 мл 0,5% фракционированной суспензии люминофора ZnS:Ag со средним размером частиц 6,5 мкм. Полученную смесь заливают в оболочку с диаметром 50 мм. Люминофорные частицы осаждают на стеклянную поверхность в гравитационном поле в течение 1,5 часа. Сформированное люминофорное покрытие закрепляют в щелочной среде с рН равным 11,4, добавляя в систему смесь нитрата стронция и силиката калия, полученную при смешивании 8 мл 2% раствора силиката калия (М = 1,66), 0,6 мл 1,6% раствора нитрата стронция и 11,4 мл дистиллированной воды. Через 30 минут происходит закрепление слоя люминофора. Жидкость сливают, а люминофорное покрытие высушивают. Удельная навеска полученного покрытия составляет 4,0 мг/см2. Пример 5. 1,5 мл 2% раствора силиката калия (М = 1,66) смешивают с 8,5 мл дистиллированной воды и 10 мл 0,5% фракционированной суспензии люминофора Y2О3:Еu со средним размером частиц 6,6 мкм. Полученную смесь заливают в оболочку с диаметром 50 мм. Люминофорные частицы осаждают на стеклянную поверхность в гравитационном поле в течение 1,5 часа. Сформированное люминофорное покрытие закрепляют в щелочной среде с рН равным 11,4, добавляя в систему смесь нитрата стронция и силиката калия, полученную при смешивании 8 мл 2% раствора силиката калия (М = 1,66), 0,6 мл 1,6% раствора нитрата стронция и 11,4 мл дистиллированной воды. Через 30 мин происходит закрепление слоя люминофора. Жидкость сливают, а люминофорное покрытие высушивают. Удельная навеска полученного покрытия составляет 3,5 мг/см2. Пример 6. 1 мл 2% раствора силиката калия (М=1,66) смешивают с 7 мл дистиллированной воды и 12 мл 1,5% фракционированной суспензии люминофора Cd2O2S:Tb со средним диаметром частиц 6,7 мкм. Полученную смесь заливают в оболочку диаметром 50 мм. Люминофорные частицы осаждают на стеклянную подложку в гравитационном поле в течение 1,5 часа. Сформированное люминофорное покрытие закрепляют в щелочной среде с рН равным 11,2, добавляя в систему смесь нитрата стронция и силиката калия, полученную при смешивании 6 мл 2% раствора силиката калия (М = 1,55), 0,4 мл 1,6% раствора нитрата стронция и 13,6 мл дистиллированной воды. Через 30 минут происходит закрепление слоя люминофоров. Жидкость сливают, а люминофорное покрытие высушивают. Удельная навеска полученного покрытия составляет 12 мг/см2. Сравнительные технические характеристики экранов приведены в таблице.