KR0141565B1 - 유기 전도체를 분무-부착시켜 스크린 조립품을 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러 CRT(10)용 패널(12)의 표시 화면판(17)의 내면(18)상에서 스크린 조립품(25)를 전자사진학적으로 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 방법은 표시 화면판의 내면상에 휘발성 유기 전도성 층(32)를 형성시키는 단계, 및 상기 유기 전도성 층위에 상도층으로서 유기 광전도성 용액을 피복하여 휘발성 유기 광전도성 층(34)를 형성시키는 단계를 포함한다. 상기 전도성 용액은 고분자전해질과 희석제를 포함하며, 상기 표시 화면판의 내면에 분무에 의해 도포되어 전도성 층을 형성한다.

Description

유기 전도체를 분무­부착시켜 스크린 조립품을 제조하는 방법

제 1 도는 본 발명에 따라 제조된 컬러 CRT(음극선관)의 부분 종단면도이다.

제 2 도는 제 1도에 도시한 음극선관의 스크린 조립품의 단면도이다.

제 3 도는 전자사진 영사 방법에 사용된 처리 과정의 블록 다이아그램이다.

제 4 도는 전도성 층상에 피복된 광전도성 층을 보여주는 화면판 패널의 단면도이다.

제 5 도는 제 1도에 도시한 음극선관의 스크린 조립품의 다른 실시양태를 도시한 것이다.

제 6 도는 제조 방법에서의 일정한 단계동안에 분무 장치내에 장착시킨 화면판 패널의 개요도이다.

본 발명은 전자사진 영사(EPS) 방법에 의해 음극선관(CRT)에 사용되는 발광스크린 조립품을 제조하는 방법에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 표시 화면판의 내면상에 유기 전도성 층을 분무­피복하여 상기 스크린 조립품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

미합중국 특허 제 4,921,767 호(1990 년 5 월 1 일자로 데이터등에게 허여됨)에는 적당히 제조된 정전기적으로 대전가능한 표면상에 부착된, 마찰전기적으로 대전된 스크린 구조물의 건조분말을 사용하여 CRT 화면판의 내면상에서 발광 스크린 조립품을 전자사진학적으로 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 대전가능한 표면, 또는 광수용체는 바람직하게는 유기 전도성(OC) 층상의 상도(上塗)층인 유기 광전도성(OPC) 층을 포함하며, 이들 두가지의 층은 모두 CRT 패널의 내면상에 용액으로서, 순차적으로 부착된다. 용액은 회전 피복되는데, 환언하면 각각의 용액의 일정량을 화면판의 내면상에 부착시키고, 그 패널을 회전시켜서 용액을 균일하게 분산시키고 거의 두께가 균일한 층을 형성시킨다. 수용액으로부터 형성되는 OC 층은, 그 층위에 OPC 층을 형성시키기 전에 충분히 건조시켜야 한다. OC 층을 건조시키기 위해, 가열된 공기나 석영 히터를 부착된 용액에 대향시키지만; 수용액에 대한 건조기간은 2분 또는 3분이다. 이와같은 오랜 건조기간으로 말미암아 제조 방법이 비능률적이라는 문제가 있다.

따라서, 상도층인 OPC 층과의 상용성이 있으며 신속하게 건조시키기에 적당하고 저렴하며 용이하게 도포되는 전도성 용액을 통해 전술한 바와 같은 공지의 전도성 수용액의 단점을 극복하고자 하였다.

본 발명에 의해, 표시 화면판의 내면을 피복하여 휘발성 유기 전도성 층을 형성시킨 후, 유기 전도성 층위에 유기 광전도성 용액으로 상도층을 피복하여 휘발성 유기 광전도성 층을 형성시키는 단계를 포함하여, 표시 화면판 패널의 내면상에 컬러 CRT 용 발광 스크린 조립품을 제조하는 방법이 제공된다. 본 발명의 방법은 종래의 방법에 비해 개선된 방법인데, 상기 표시 화면판의 내면을 피복하여 휘발성 유기 전도성 층을 형성시키는 단계가 다음과 같은 부(副) 단계들을 포함하기 때문이다: 폴리(디메틸­디알릴­염화 암모늄) 및 비닐이미다졸륨 메토설페이트와 비닐피롤리돈의 공중합체로 이루어진 군중에서 선택된 고분자전해질, 및 에틸 알코올, 메틸 알코올 및 물로 이루어진 군중에서 선택된 희석제를 포함하는 유기 전도성 용액을 제공하는 단계; 및 상기 유기 전도성 용액을 화면판의 내면상에 분무하여, 거의 연속적이고 상도층인 유기 광전도성 층에 대한 전극을 제공하는 휘발성 유기 전도성 층을 형성시키는 단계.

제 1도는 장방형의 화면판 패널(12) 및 장방형의 깔때기(15)에 의해 연결된 관형 네크부(neck)(14)를 포함하는 유리 외장재(11)을 가진, CRT 와 같은 컬러 표시 장치(10)을 도시한 것이다. 깔때기(15)는 내부 전도성 피복층(도시생략)을 가지며, 이 피복층은 양극 버튼(16)과 접속하여 네크부(14)내로 연장된다. 패널(12)는 내면(18)과 외면 플랜지 또는 측벽(20)을 가진 표시 화면판(17)을 포함하며, 상기 측벽은 유리 프릿(21)에 의해 깔때기(15)에 밀봉된다. 표시 화면판(17)의 내면(18)상에는 3색 발광 스크린(22)가 지지되어 있다. 제 2도에 도시한 스크린(22)는 라인 스크린인 것이 바람직하고, 이는 적색­발광, 녹색­발광 및 청색­발광 인광물질 스트라이프(각각 R,G 및 B)로 구성된 다수의 스크린 요소들을 포함하며, 그 요소들은 3개의 스트라이프로 된 색단 또는 화소로서, 또는 3개 1조 조합체로서 고리형으로 정렬하여 배열되고 통상 충돌 전자 비임이 발생되는 평면에 대한 법선 방향으로 연장된다. 이러한 실시 양태에 있어서, 통상적인 표시 위치에서 볼 때 인광물질 스트라이프는 종방향으로 연장된다. 당해 기술분야에 공지되어 있는 바와 같이, 인광물질 스트라이프들은 흡광성기재(23)에 의해 상호 분리되는 것이 바람직하다. 대안으로서, 스크린은 도트 스크린일 수도 있다. 전도성 박층(24)(알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직함)이 스크린(22)의 상층에 존재하여, 스크린에 균일한 포텐셜 뿐만 아니라 화면판(17)을 통해 인광물질 요소로부터 발광된 반사광을 부하하기위한 수단을 제공한다. 스크린(22) 및 그 상층인 알루미늄 층(24)는 스크린 조립품(25)를 구성한다.

제 1도와 관련하여, 다수­개구형의 색단편 전극, 또는 새도우 마스크(26)은, 통상의 수단에 의해, 스크린 조립품(25)에서 소정의 간격을 둔 위치에 제거가능한 방식으로 장착된다. 제 1도에 점선으로 나타낸 전자총(27)은 네크부(14)내의 중심부상에 장착되어 3개의 전자 비임(28)을 발생시키고 마스크(26)내의 개구를 통해 수렴하는 경로를 따라 스크린(22)쪽으로 정향시킨다. 전자총(27)은, 예를 들어 이(二)­포텐셜 전자총 또는 기타 임의의 적당한 총을 포함한다.

음극선관(10)은 깔때기­네크부 접합 영역내에 위치한 이음쇠(30)과 같은 외부 자기 편향 이음쇠와 함께 사용되도록 고안된 것이다. 활성화되었을때, 이음쇠(30)은 3개의 비임(28)에 자기장을 걸어서, 그 비임들을 스크린(22)상의 장방형 래스터내에 수평과 수직 방향으로 주사한다. 초기 편향 평면(제로(0) 편향도)는 제 1도의 요크(30)의 중앙 부근에 선(P­P)로 나타내었다. 간소화의 일환으로, 편향 영역내에서 편향 비임 경로의 실제 곡률은 나타내지 않았다.

스크린(22)는 앞서 인용한 미합중국 특허 제 4,921,767 호에 기술된 전자사진 영사(EPS) 방법에 의해 제조되며, 이 방법은 제 3도에 블록다이아그램으로 제시했다. 먼저, 당해 기술분야에 공지된 바와 같이 패널(12)를 가성 용액으로 세척하고, 물로 헹구고, 완충된 플루오르화수소산으로 부식시킨 후 다시 물로 헹군다. 이어서 표시 화면판(17)의 내면(18)에 휘발성 유기 전도성(OC) 물질로 된 적당한 층(32)를 포함하는 광수용체를 피복하는데, 상기 층(32)는 그 위에 존재하는 휘발성 유기 광전도성(OPC)층(34)에 대한 전극을 제공한다. OC 층(32)와 OPC 층(34)는 제 4도에 도시되어 있다.

EPS 방법에 의해 기재(23)을 형성시키기 위해서, 코로나 대전기를 사용해서 ＋200 내지 ＋700 볼트 범위내의 적당한 포텐셜로 OPC 층(34)를 대전시킨다. 새도우 마스크(26)을 패널(12)내로 삽입시키고, 양으로 대전된 OPC 층(34)를 새도우 마스크(26)을 통해, 통상의 3개일체 광원(도시 생략)내에 장착된 크세논 플래쉬 램프에서 나온 광과 같은 화학선에 노출시킨다. 매회 노출시킨 후에, 전자총으로부터 주사되는 전자 비임의 입사각과 동일한 각도로 만들기 위해 램프를 다른 위치로 옮긴다. OPC 층(34)의 영역들을 방전시키기위해 세계의 다른 위치로부터 3회 노출시킬 필요가 있으며, 차후에 OPC 층에 발광 인광물질이 부착되어 스크린(22)를 형성할 것이다. 노출 단계이후에, 새도우 마스크(26)을 패널(12)로부터 제거하고, 그 패널을 제 1 현상기(도시 생략)로 옮긴다. 상기 현상기는 적당히 제조된 흡광성 흑색 기재 스크린 구조물의 건조 분말 입자를 함유한다. 상기 기재는 현상기에 의해 마찰전기적으로 음성 대전된다. 이와 같이 음으로 대전된 기재를 단일의 단계로 직접 부착시키거나, 2단계로 직접 부착시킬 수 있다. 2단계 기재 부착 방법은 형성된 기재(23)의 불투명성을 증가시킨다. 이어서 발광성 인광물질을 미합중국 특허 제 4,921,767 호에 기술된 방식으로 OPC 층(34)상에 부착시킨다.

또한 당 분야에 공지된 유형의 통상적인 습식 기재 방법을 사용하여 기재를 형성시킬 수도 있다. 습식 방법에 의해 기재를 형성시킬 경우에는 광수용체를 기재상에 형성시키고, 차후 인광물질을 미합중국 특허 제 4,921,767 호에 기술된 방식으로 부착시킨다.

전술한 2가지 종류의 기재 사전제조방법의 대안으로서, EPS 방법에 의해 인광물질을 부착시킨 후에 기재(123)을 전사사진학적으로 제조할 수도 있다. 제 5도는 기재 최종제조방법에 따라 제조된, 스크린(122), 기재요소(123) 및 알루미늄 상도층(124)를 포함하는 스크린 조립품(125)를 도시한 것이다.

기재 최종제조 방법에 있어서, 적색­, 청색­, 및 녹색­발광 인광 요소(각각 R,B 및 G)는 순차적으로 광수용체의 양성 대전된 OPC 층(34)상에 마찰전기­양으로 대전된 인광물질 스크린 구조물 입자를 부착시키므로써 형성된다. 대전 방법은 전술한 바와 같다. 3종의 인광물질을 부착시킨후에, OPC 층(34)를 재차 균일하게 양성 포텐셜로 대전시키고, 인광물질을 함유한 패널(12)를 기재 현상기(도시 생략)상에 부착시키는데, 상기 현상기는 기재 스크린 구조물을 마찰전기적으로 음성 대전시킨다. 인광물질 스크린 요소화는 별도로, OPC 층(34)의 양으로 대전된 개방 영역은 음으로 대전된 기재를 그 개방 영역상에 부착시키므로써 직접 현상시켜서 기재(123)을 형성시킨다. 상기 방법은 직접 현상법으로 명명된다. 이어서 스크린 구조물을 미합중국 특허 제 4,921,767 호에 기술된 바에 따라 고정시키고 필름으로 만든다. 전술한 바와 같은 목적으로 층(24)를 보호하기 위해 스크린(122)상에 알루미늄 층(124)가 제공된다.

이어서 알루미늄 증착된 스크린 조립품(25) 또는 (125)를 구비한 화면판 패널(12)를 약 425℃에서 약 20­30분 동안 소성시켜 스크린 조립품의 휘발성 성분들을 휘발시킨다. 이상과 같은 스크린 제조 방법은, OPC 층(34)상에 제공된 전하의 극성과 스크린 구조물상에 유도된 마찰전기 전하의 극성을 둘 다 역전시키므로써 변형시켜서, 구조면에서 진술한 바와 동일한 스크린 조립품을 획득할 수도 있다.

제 4도 및 제 6도를 참조하면, OC 층(32)는 화면판(17)의 내면(18)상에 휘발성 유기 전도성 용액을 분무하므로써 형성된다. 상기 용액은 폴리(디메틸­디알릴­염화 암모늄) 및 비닐이미다졸륨 메토설페이트(VIM)과 비닐피로리돈(VP)의 공중합체로 이루어진 군중에서 선택된 고분자전해질; 폴리비닐피롤리돈(PVP); 및 에틸 알코올, 메틸 알코올 및 물로 이루어진 군중에서 선택된 희석제를 주성분으로 한다는 점에서 기존의 전도성 용액과는 구별된다.

폴리(디메틸­디알릴­염화 암모늄)은 펜실베니아, 피츠버그에 소재하는 칼곤코오포레이션에서 Cat­Floc­CL 또는 CAT Floc­T­2 로서 시판하고 있으며; VIM과 VP의 공중합체는 뉴우저어지, 파시파니에 소재하는 BASF 코오포레이션에서 Luviquat MS­905 로서 시판하고 있다. 시판되는 Cat­Floc 물질은 고분자전해질 뿐만 아니라, 물에 용해된 NaCl 및 K₂SO₄와 같은 무기 염류를 함유하며, 이는 OC 층으로 만들어졌을때 패널을 소성한 후에도 완전히 배소되지 않는다. 구입한 Cat­Floc 물질로부터 무기 염류의 염화 이온을 제거하거나, 적어도 농도를 감소시킨 후에 유기 전도체를 제조하는데 사용해야하는데, 염화 이온이 음극선관의 수명에 악영향을 미치기 때문이다.

Cat­Floc 물질의 유기 중합체 연쇄에 결합된 염화 이온을 제거하거나 감량시키기 위해서, 10% Cat­Floc 용액을 3중 증류수에 용해시키고 2시간 동안 10% 고체 음이온 교환 비이드와 혼합하였다. 이어서 혼합물을 5μ 압력필터를 통해 여과하고, 아세톤을 사용하여 용액으로부터 교환 수지에서 Cat­Floc 를 침전시켰다. 이어서 침전을 80:20 비율의 아세톤과 물로 세척하고, 물에 용해시켜 50 중량%의 Cat­Floc 를 함유하는 수용액으로 만들었다. 염화이온­감량된 Cat­Floc 의 pH는 12­13 범위이다. 0.1% HNO₃또는 0.1% H₃PO₄로 적정하여 pH 를 4로 조정했다.

이하에서는 실시예에 의거하여 OC 층(32)를 더욱 상세히 설명하고자 하나, 후술하는 실시예가 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

OC 실시예 1

하기 성분들을 1시간동안 충분히 혼합하고 용액을 1 미크론(μ) 필터를 통해 여과하여 유기 전도성 용액을 제조했다:

­ Cat­Floc­Cl 50% 수용액(0.67 중량%의 고형분) 140ｇ;

­ 메틸 알코올중의 10% PVP 용액(0.33 중량%의 고형분) 350ｇ; 및

­ 메틸 알코올 10,010ｇ.

본 실시예에서 에틸 알코올의 전부 또는 일부를 메틸 알코올로 대체할 수 있지만; 에틸 알코올은 메틸 알코올보다 비등점이 더 높기 때문에, 희석제로서 에틸 알코올을 함유하는 용액은 메틸 알코올만을 희석제로 하는 용액보다 건조시키는데 더 많은 시간이 소요된다. 본 실시예의 용액중의 물의 양은 0.67 중량%가 될 정도에 불과하며, Cat­Floc 용액의 형태로 존재하지만; 희석제로서 추가량의 물을 첨가할 수 있으나, 그 용액의 건조시간은 메틸알코올만을 희석제로 하는 용액의 건조시간보다 더 길다.

OC 실시예 2

하기 성분들을 상기 OC 실시예 1에 기술한 방식으로 혼합 및 여과하여 또다른 유기 전도성 용액을 제조했다.

­ 비닐이미다졸륨 메토설페이트(VIM)과 비닐피롤리돈(VP)의 공중합체인 MS­905(3 중량%의 고형분) 75­100ｇ; 및

­ 메틸 알코올 925­900ｇ(나머지량).

제 6도에 도시한 바와 같이, OC 용액은 압력하에, 각도(θ)＝110°에 걸쳐 분산되는 평면상의 분무제를 제공하는 이동식 노즐(42)를 구비한 분무장치(40)을 사용해서, 화면판(17)의 내면(18)상에 패널(12)의 측벽(20)의 내부를 따라서 분무했다. 용액을 분무하기 위한 압력은 탱크(44)에 의해 제공되며, 이 탱크는 2.8㎏/㎠(40 psi)의 분무 압력하에 작동하며 분무라인(46)에 의해 노즐(42)에 연결된다. 노즐(42)와 패널(12)의 내면(18)간의 거리는 3:4의 종횡비를 가진 패널의 경우 패널 대각선 치수의 대략 절반이다. 예를 들어 51㎝(20V) 패널의 경우, 그 거리는 약 25㎝(10­12 인치)이다. 종횡비가 9:16 인 패널에 대해서는 이 거리를 적당히 조정하여 분무 범위를 적절하게 할 수 있다. 표시 화면판(17)의 내면(18)을 가로지르는 노즐(42)의 1회 통과로서 약 1 미크론 두께의 OC 층(32)를 제공하는데 충분하다. 희석제가 메틸 알코올인 경우, OC층(32)의 건조시간은 약 50℃ 온도의 공기중에서 약 30 내지 45초이다. 이 방법에 의해 제조되는 OC 층은 연속적이지만; 단, 한가지 필요조건은 OC 층이 EPS 방법의 진행도중에 접지전극으로서 작용할 수 있는 접근한, 즉, 거의 연속적인 피복층을 제공해야 한다는 점이다. 이러한 분무 방법에 의해 도포된 OC층(32)는 상기한 기재사전제조 또는 기재 최종제조 방법과 함께, 또는 무(無)­기재의 패널에 사용될 수 있다.

OC 층(32)를 건조시킨 후에OPC 층(34)는 통상의 회전 피복법에 의해 도포할 수 있으며, 이때 일정량의 OPC 용액을 패널(12)의 태면(18)상의 OC층(32)위에 부가하고, 그 패널을 회전시켜 OPC 용액을 OC 층 전반에 걸쳐 균일하게 분산시키므로써 두께 약 5­6μ 의 OPC 층을 형성시킨다. OC 층(32)의 적어도 일부분은 측벽(20)의 내면을 따라서 OPC 층(34) 너머로 연장하여, OC 층(32)에 대한 전기 접속부를 제공해야 한다. 공지의 OPC 제제중 임의의 것을 사용하여 OPC 층(34)를 형성시킬 수도 있지만; 하기의 제제가 신속하게 건조되고 우수한 전기적 특성과 물리적 특성을 가지므로 바람직하다.

OPC 용액은 하기 성분들을 함유한다:

· 300ｇ(10 중량%)의 폴리스티렌;

· 50ｇ(1.66 중량%)의 1,4­디(2,4­메틸페닐)­1,4­디케닐부타트리엔 (2, 4DMPBT);

· 2.5ｇ(0.083 중량%)의 2,4,7­트리니트로­9­플루오레논(TNF);

· 7.5ｇ(0.25 중량%)의 2­에틸안트로퀴논(2­EAQ);

· 0.15ｇ(0.005 중량%)의 실리콘 U­7602; 및

· 2648ｇ(나머지량)의 톨루엔.

계면활성제인 U­7602 는 코네티컷, 댄버리에 소재하는 유니온 카바이드에서 시판한다. OPC 용액을 제조하기 위해서, 폴리스티렌 수지를 톨루엔에 첨가하고 수지가 완전히 용해될때까지 교반시켰다. 이어서, 전자 공여 물질인(2,4­DMPBT), 및 전자 수용 물질인(TNF)와 (2­EAQ)를 형성된 용액에 첨가하고 교반시켰다. 용액을 교반시켰을때 계면활성제인 실리콘 U­7602를 첨가하고 모든 성분들이 용해될때까지 계속 교반시켰다. 수득한 용액을 10내지 0.5μ크기 범위의 개구를 가진 일련의 다단계 필터를 통해 여과했다.

Claims (10)

1. 패널(12)의 표시 화면판(17)의 내면(18)상에서 컬러 음극선관(CRT)(10)에 사용되는 발광 스크린 조립품(25,125)를 제조하는 방법으로서,

   상기 표시 화면판의 상기 내면을 피복하여 휘발성 유기 전도성 층(32)를 형성시키는 단계; 및

   상기 유기 전도성 층위에 상도층으로서 유기 광전도성 용액을 피복하여 휘발성 유기 광전도성 층(34)를 형성시키는 단계를 포함하며,

   상기내면을 피복하여 휘발성 유기 전도성 층을 형성시키는 단계는 하기의 부(副) 단계들을 포함하는 방법:

   ­ 폴리(디메틸­디알릴­염화 암모늄) 및 비닐이미다졸륨 메토설페이트와 비닐피롤리돈의 공중합체로 이루어진 군중에서 선택된 고분자전해질; 및 에틸 알코올, 메틸 알코올 및 물로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상의 희석제를 포함하는 유기 전도성 용액을 제공하는 단계; 및

   ­ 상기 유기 전도성 용액을 상기 화면판의 상기 내면상에 분무하여, 상기 유기 광전도성 층에 대한 전극을 제공하는 거의 연속적인 상기 휘발성 유기 전도성 층을 형성시키는 단계.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유기 전도성 용액이 0.5 내지 2.0 중량%의 폴리(디메틸­디알릴­염화 암모늄); 약 0.3 중량%의 폴리비닐 피롤리돈; 및 에틸 알코올, 메틸 알코올 및 물로 이루어진 군중에서 선택된 나머지량의 1종 이상의 희석제를 포함하는 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 희석제가 메틸 알코올과 물을 포함하는 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 메틸 알코올의 농도가 상기 희석제의 100내지 0% 범위인 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 유기 전도성 용액이 비닐이미다졸륨 메토설페이트와 비닐피롤리돈의 공중합체 3 중량%; 및 나머지량의 메틸 알코올을 포함하는 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 분무 단계는,

   상기 화면판(17)의 내면(18)을 분무 장치(40)으로부터 적당한 간격을 두고 배치하는 단계;

   상기 유기 전도성 용액을 상기 장치의 분무 노즐(42)로부터 거의 평면상의 분무제로서 상기 내면상에 도포하는 단계; 및

   상기 용액을 고온에서 공기 건조시키는 단계를 포함하는 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 유기 전도성 용액을 약 2.8㎏/㎠의 압력하에 분무하는 방법.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 적당한 간격이 상기 패널(12)의 대각선 치수의 대략 절반인 방법.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 평면상의 분무제의 분산 각도가 약 110°인 방법.
10. 제 6항에 있어서,

    상기 건조 단계는 약 50℃에서 약 30 내지 45초동안 수행하는 방법.