KR0145065B1 - 키네스코프 제조방법 - Google Patents

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Description

키네스코프의 제조 방법

제1 도면은 본 발명의 바람직한 실시예의 플로우챠트로.

본 발명은 일반적으로 키네스코프(kinescopes) 제조에 관한 것으로, 특히 키네스코프 제조를 위한 일괄 열처리 방법에 관한 것이다. 컬러 텔레비젼 영상관(키네스코프)의 제조는 글자 그대로 수백가지의 처리 단계를 이용하는 매우 복잡한 절차이다. 이러한 처리 단계중에는 전면 패널(faceplate panel)의 표면 내측에 형광체 스크린을 형성하는 단계들이 있다. 이러한 형광체 스크린은 세개의 각기 다른 형광체를 포함하며, 각각의 형광체는 전자가 충돌할때 빛의 기본색들중의 하나를 생성한다. 이러한 형광체의 층은 그의 표면이 유기 화합물로 피복되어, 알루미늄 박판 층이 상기 형광체 스크린에 피복될 수 있도록 매끄러운 표면을 형성한다. 이러한 알루미늄 피복층은 상기 형광체 스크린을 애노드 전압 공급원에 전기적으로 접속하고, 또한 세개의 각 전자빔을 적정한 발광색의 형광체에 충돌시키는 선택 전극(샤도우 마스크)에 상기 형광체 스크린을 전기적으로 접속하는데 사용된다. 또한, 상기 아루미늄 피복층은, 상기 형광체에 의해 발생되어 상기 영상관의 내부로 향하는 빛을 시청자쪽으로 반사시킴으로써 상기 스트린상 영상의 휘도를 증가시킨다. 상기 알루미늄 층이 상기 스크린에 피복된 후에는, 상기 패널로부터 유기물 층을 제거하기 위해 300℃ 이상의 온도로 상기 패널 조립체를 가열(캡 소성(cap bake))한다. 이와 같은 가열(캡 소성) 단계는, 상기 영상관내에 잔존하는 유기물질이 상기 영상관의 후속 공정에 악영향을 끼칠수도 있기 때문에 필수적인 단계이다. 상기 가열(캡 소성) 단계가 완료된 후에는, 샤도우 마스크가 삽입되고, 상기 패널은 퍼널(funnel)에 결합될 수 있는 상태에 놓이게 되며, 상기 패널과 퍼널은 차후 조립되어 키네스코프를 완성할 수 있게 된다.

상기 패널이나 상기 퍼널의 밀봉 모서리에 저온 용융 유리원료(low temperature melting glass firt material)의 비이드(bead)를 인가함으로써 상기 퍼널부(funnel portion)의 개방단(open end)에 상기 완성된 패널을 영구적으로 고정한다. 상기 패널 및 퍼널의 밀봉 모서리들을 일치시키고, 상기 조립체를 430℃ 내지 450℃ (유리원료 밀봉온도)의 온도로 가열하여 유리원료가 용융되어 결정화되게 함으로써 상기 패널과 퍼널이 일체의 벌브(bulb)로 영구적으로 밀봉되게 한다.

상기 퍼널부의 네크(neck)에 전자총을 장착하고, 상기 벌브를 키네스코프의 적정 동작에 필요한 낮은 내부 압력으로까지 배기시키면서 약 300℃ 의 온도로 가열한다. 이와 같이 상기 벌브를 충분히 배기시킨 후에는 펌핑 포트(pumping port)를 밀봉하고, 상기 벌브에 대해 다른 처리 단계를 계속 수행한다. 일반적으로, 간략히 상술한 상기 처리단계는 여러가지 구성요소들을 컨베어라인을 따라 이동시켜 다수의 벌브들을 연속적이고 동시적으로 처리하면서 수행한다. 그러므로, 각각의 상기 세가지 가열 작업, 즉, 상기 캡 소성 작업, 유리원료 밀봉 작업, 및 배기 작업을 다수의 벌브들을 처리하는 대형 오븐내에서 수행한다. 따라서, 세가지의 각각의 가열 작업 단계들이 각각의 벌브를 제조할 때마다 수행된다. 이와 같이 별개의 가열 단계들을 이용하면 비용이 많이들고, 능률이 저하되며 시간이 낭비된다. 또한, 다수의 벌브들을 상기 오븐을 통해서 연속적으로 처리하기 때문에 보다 더 깨끗한 벌브의 제조 및 벌브내의 열응력(thermal stresses) 감소에 효과적인 각종 처리기법을 이용할 수 없다. 깨끗한 벌브는 벌브의 수명을 연장시키고 성능을 보다 좋게 한다. 또한 열응력을 낮추면 키네스코프의 폭발의 가능성을 감소시킬 수 있다. 이러한 이유 때문에, 키네스코프 벌브를 제조하는데 있어서 내부를 깨끗하게 하여, 열응력이 감소되고 능률이 향상됨으로써 비용이 절감되고 시간이 절약될 수 있게 하는 방법이 요망된다.

본 발명에 따른 키네스코프 제조 방법은 패널의 표면 내측에 유기물로 피복된 형광체 스크린을 형성하는 단계와, 상기 패널 및 퍼널을 전용 오븐(dedicated oven)내에 지지하되 상기 퍼널의 네크가 상기 오븐의 일측의 벽을 통하여 연장되는 방식으로 지지하는 단계를 포함한다. 퍼널 및 패널을 밀봉하기 위한 유리원료 물질의 세트(경화) 온도 이상으로 퍼널 및 패널을 가열하되, 상기 벌브의 내부 및 외부를 동시에 가열하고 그 가열을 상기 유리원료를 경화시키기에 충분한 시간동안 지속시켜, 키네스코프를 형성한다. 상기 가열중에 상기 키네스코프 벌브를 배기시켜 유기물을 제거하고, 키네스코프 벌브의 내부에 부압(negative pressure)이 생성되게 함으로써 공기압에 의해 상기 패널과 상기 퍼널이 가압되어 유리원료 밀봉을 향상시킨다. 다음, 상기 벌브의 내부 및 외부를 동시에 냉각시킨다. 상기 키네스코프 벌브가 유리원료물질의 경화 온도 보다 낮은 사전설정된 온도에까지 냉각되었을 때 전차총을 상기 키네스코프 벌브내에 정착한다. 배기에 의해 발생하는 응력이 감소되도록, 상기 패널의 전면에 걸쳐 온도 그래디언트(temperature gradient)를 유지시키면서 상기 키네스코프 벌브를 배기시킨다. 다음, 상기 키네스코프 벌브를 밀봉한다.

도면의 제 1 단계 내지 제 4 단계까지의 공정에 있어서는, 표면 내측에 형광체 스크린을 구비한 완성된 패널과 퍼널을 상기 패널 밀봉 모서리나 상기 퍼널의 밀봉 모서리에 유리원료 물질의 비이드가 제공된 상태로 위치시킨다. 상기 밀봉 모서리들을 정렬시켜 그 조립체를 한번에 하나의 튜브만을 처리하는 전용 오븐내에 위치시킨다. 일반적으로, 상기 퍼널의 네크는 상기 벌브의 종축이 수직 위치가 되도록 하방으로 연장시킨다. 상기 패널 및 퍼널들이 적당한 정렬 상태를 유지하도록 전용 오븐내에서 통상의 방법으로 상기 패널 및 퍼널을 지지시킨다. 상기 퍼널부의 네크는 다른 처리 단계를 위해 상기 벌브로 접근이 가능하도록 상기 오븐의 일측의 벽, 즉 일반적으로 하부면을 통해 연장된다.

제 5 단계에 있어서, 상기 전면 패널/퍼널 조립체(벌브로 칭해짐)를 상기 유리원료 물질의 세트(경화) 온도에까지 속도륵 조절하면서 가열한다. 일반적으로, 상기 유리원료 경화 온도는 430℃ 내지 450℃이다. 이러한 온도 범위까지 상기 벌브의 가열은 싸이클을 조절하면서 점차적으로 진행시켜야만 한다. 급속히 유리를 가열하게 되면 상당한 열응력이 발생하는데, 그 이유는 상기 벌브의 내부가 상기 유리를 통한 전도에 의해 가열되므로 상기 벌브의 내부가 상기 벌브의 외부 보다 휠씬 더 느리게 가열되기 때문이다. 본 발명의 경우, 열응력을 크게 감소시키기 위해 상기 벌브의 외부와 동일한 속도로 상기 벌브의 내부를 가열한다. 바람직하게는, 상기 벌브의 내부 가열은 상기 벌브의 외부를 가열하면서 상기 벌브내로 공기와 같은 고온 가스를 주입하여 수행한다. 그러나, 다른 내부 가열 장치들을 사용할 수도 있다. 상기 벌브의 내부 온도는 상기 벌브의 외부를 가열하는 속도와 동일한 속도로 상기 벌브내로 주입되는 가스의 온도를 증가시켜 상승시킨다. 바람직하게는, 상기 벌브의 네크를 통해서 상기 벌브내로 중공 로드(hollow rod;속이빈 마대를 지칭함)를 삽입하여 상기 벌브내로 가스를 주입한다. 또한, 상기 벌브의 외부 가열은 전용 오븐내에 배열된 전기 저항 가열기에 의한 것과 같은 복사 에너지를 이용하거나 혹은 상기 오븐내로 고온 공기를 주입하는 것과 같은 대류식 가열을 이용할 수 있다. 상기 유리 벌브의 내부 및 외부를 동시에 가열하는 것은, 일반적으로 벽두께 방향의 온도 그래디언트를 10℃ 내지 20℃ 의 안전값으로 유지시켜, 그에 따라 상기 벌브의 내부 및 외부를 동시에 가열하는 단계를 포함하지 않는 통상의 가열 방법으로 인해 생성되는 응력이 실질적으로 감소되게 한다. 벽두께 방향의 온도 그래디언트가 감소하면 가열 속도가 크게 증가되어 상기 유리원료 물질의 경화 온도에 도달되기까지 요구되는 시간이 감소될 수 있다. 상기 유리원료 물질의 경화 온도에 도달된 후에는, 상기 유리원료 물질이 경화되어 사기 패널 및 상기 퍼널이 밀봉될 수 있을 정도의 충분한 시간동안 상기 경화온도를 유지시킨다.

제 6 단계에 있어서, 상기 조립체는 가열 작업중에 배기되며, 이에 따라 두가지의 중요한 장점이 제공된다. 그 첫째로, 상기 배기는 가열 작업시 행해지는 상기 유기물의 제거를 증강시켜 상기 조립체로부터 그러한 유기물이 더욱 효과적으로 제거되게 한다. 둘째로, 상기 배기는 상기 벌브의 내부에 약간의 부압을 생성시킨다. 이와 같은 상기 벌브의 내부와 외부간의 압력의 차는 상기 패널을 사기 퍼널쪽으로 가압시켜 상기 패널이 상기 유리 원료내로 더욱 깊숙히 침입케함으로써, 유리원료 밀봉이 보다 얇고 보다 강력하게 되도록 한다. 이러한 장점을 얻을 수 있는 이유는, 상기 벌브가 콘베이어상에서 대형 오븐을 통해 이동하는 대신에 전용 오븐내에 배치되기 때문이다. 컨케이어상의 대형 오븐을 이용한 경우에는 당해 오븐내에 배치된 다수의 벌브에 배기장치를 접속시킬 수 없다.

제 7 단계에 있어서, 상기 벌브의 내부 및 외부를 동시에 냉각시킨다. 상기 벌브의 외부 냉각은 상기 가열을 중단함으로써 수행되며, 그 냉각 시간은 상기 벌브를 대기 온도의 공기에 노출시킴으로써 줄일 수 있다. 또한, 상기 벌브의 내부 냉각은 상기 벌브내로 대기 온도의 공기와 같은 건조 가스를 주입함으로써 달성된다. 이와 같은 방법은 상기 벌브내로 상기 벌브를 가열하는데 사용된 것과 동일한 로드를 삽입하고 상기 중공 로드를 통하여 냉각 가스를 주입함으로써 수행할 수 있다. 이와 같이 상기 벌브의 내부 및 외부의 동시 냉각 방법은 여러가지의 장점을 제공한다. 첫째로, 상기 벌브의 내부 및 외부가 실제로 같은 속도로 냉각되기 때문에 벽두께 방향의 온도 그래디언트가 안전수준으로 유지된다. 이와 같이 벽두께 방향의 온도차가 감소하게 되면, 상술한 바와 같이 온도로 인해 야기되는 응력을 줄일 수 있기 때문에 매우 유리하다. 둘째로, 냉각 시간을 크게 줄일 수 있다. 상기 벌브가 약 325℃ 의 온도로 냉가기되었을 때, 상기 벌브의 내부로부터 냉각 가스용의 중공 로드를 제거한다.

제 8 단계에 있어서, 상기 벌브 내부로부터 중공 로드를 제거한 후, 상기 벌브의 네크내에 전자총을 영구적으로 장착한다. 전자총의 장착 작업은 표준화된 작업으로서, 이 작업을 행하는 장비는 본 기술분야에서는 통상적인 것이다.

제 9 단계에 있어서는, 상기 벌브를 전용 오븐내에서 속도를 조절하면서 계속 냉각시키고, 상기 키네스코프의 처리 및 적정 동자거에 필요한 약 5 x 10-5 mmHg 의 내부 압력으로까지 배기시킨다. 상기 벌브의 배기 작업을 수행하면, 상기 벌브상에 외부 공기압의 작용으로 응력이 발생하게 되는데, 이러한 응력들은 완성된 벌브에 영구적으로 남게 된다. 이러한 공기압에 의해 야기되는 응력은 대부분 압축 응력이다. 일반적으로, 유리의 강도는 압축에 매우 강하기 때문에, 이러한 응력은 문제가 되지 않는다. 그러나, 퍼널이 패널의 가장자리에 결합되는 유리원료 밀봉부의 부근과 패널의 가장자리의 표면에 인장 응력이 발생한다는 것을 유한 요소 분석법을 통해 알수 있었다. 유리의 강도는 압축응력 보다도 인장 응력에 더 약하다. 그러므로, 상기 벌브는 인장 응력이 크게 감소되지 않는 한 쓸모없게 된다.

벌브를 냉각시킬 때 또한 응력이 발생하게 된다. 냉각 작업시, 열은 외면을 통해서만 방출될 수 있개 때문에 외면이 내면보다 더 빨리 냉각된다. 벽두께 방향의 온도 그래디언트의 크기는 냉각 속도에 직접적인 영향을 끼치므로, 상기 벽두께 방향의 온도 그래디언트가 증가하면 상기 벌브의 인장 응력도 증가한다.

대기압 및 냉각 작용의 복합 작용으로 발생하는 인장 응력은 배기 작업시 상기 패널의 전면에 걸쳐 온도 그래디언트글 유지함므로써 감소시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 온도 그래디언트를 약 10℃ 내지 30℃ 로 하는 것이 좋다. 텔레비젼 수상기에서 현재 사용되고 있는 가장 흔한 형태로서 대각선이 약 35 인치(89㎝)에 이르는 영상관에 있어서는, 영상관 중앙의 온도는 높은 값으로 하고 모서리의 온도는 낮은 값으로 유지시켜야만 한다. 이러한 온도 그래디언트는 상기 패널의 중앙 부근에 전기 저항 가열기와 같은 소형 가열 장치를 위치시키으로써 달성할 수 있다. 원하는 내부 압력으로까지 상기 벌브를 배기시킨 후에는 제 10 단계에 나타낸 바와 같이 밀봉한다. 다음, 벌브는 당해 분야에서 알려진 게터 플래싱(getter flashing), 스포트 노킹(spot knocking) 및 에이징(aging) 등과 같은 후속 공정을 위한 준비 상태에 놓이게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 여러가지의 장점이 있다. 선행 기술의 방법에 따른 세가지의 독립된 열처리는 대략 7 시간이 소요되지만, 본 발명에 따른 단일 열처리는 대략 3 시간으로 감소되었다. 또한, 가열중의 배기로 유리원료밀봉의 두께가 감소되기 때문에 보다 단단한 벌브가 제공된다. 또한, 상기 벌브를 냉각하면서 배기하기 때문에 보다 깨끗한 벌브를 얻을 수 있고, 선행 기술 방법의 유리원료 밀봉 싸이클가 배기 싸이클간의 오염 가능성이 제거된다. 냉각 작용 및 배기 작용에 의해 상기 유리원료 밀봉 구역에 생성된 인장 응력은 냉각 작업시에 패널의 전면에 걸쳐 온도 그래디언트를 적용함르로써 감소된다.

Claims (16)

1. 키네스코프 제조 방법에 있어서,

   ⅰ) 밀봉 모서리를 가진 패널의 표면 내측에 유기물로 피복된 형광체 스크린을 형성하는 단계와,

   ⅱ) 밀봉 모서리 및 네크를 갖는 퍼널을 제공하는 단계와,

   ⅲ) 상기 밀봉 모서리들 중의 한쪽에 유리원료 물질의 비이드를 마련하고, 상기 모서리들이 상호 정렬되는 상태로 상기 패널을 상기 퍼널상에 위치시키는 단계와, ⅳ) 상기 패널과 상기 퍼널을 전용 오븐내에 지지시키되, 상기 네크가 상기 오븐의 일측의 벽을 통해 연장되는 상태로 지지시키는 단계와, ⅴ) 키네스코프 벌브를 형성하기 위해, 상기 유리원료 물질의 경화 온도 이상으로 상기 퍼널 및 상기 패널을 가열하되, ⅴ(a)) 상기 오븐내의 온도를 상기 경화 온도까지 올리는 단계 및, ⅴ(b)) 상기 키네스코프 벌브의 벽두께 방향의 온도차가 최소화되도록 상기 키네스코프 내부의 온도를 올리는 단계를 동시에 행하고, 상기 유리원료 물질이 경화될 수 있을 정도의 충분한 시간동안 상기 단계(ⅴ(a) 및 ⅴ(b)를 유지하는 단계와, ⅵ) 상기 가열중에 상기 키네스코프 벌브를 배기시켜, 유기물을 제거하고 상기 키네스코프 벌브의 내부에 주압을 생성시킴으로써 공기압에 의해 상기 패널과 상기 퍼널이 가압되어 유리원료 밀봉을 향상시키는 단계와, ⅶ) 상기 키네스코프 벌브내로 냉각 가스를 주입하면서 상기 단계(ⅴ(a) 및 ⅴ(b)의 가열을 중단함으로써 상기 키네스코프를 냉각시키는 단계와, ⅷ) 상기 키네스코프 벌브가 상기 경화 온도 보다 낮은 사전 설정된 온도까지 냉가기도었을 때 상기 키네스코프 벌브내에 전자총을 장착하는 단계와, ⅸ) 상기 패널의 전면에 걸쳐 온도 그래디언트를 유지시키면서 상기 키네스코프 벌브를 배기시켜, 냉각 작업 및 배기 작업으로 인해 발생되는 응력을 감소시키는 단계와, ⅹ) 상기 키네스코프 벌브를 밀봉하는 단계를 포함하는 키네스코프 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(ⅸ)의 돈도 그래디언트는 상기 패널의 중앙 부근에서 가장 높은 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 단계(ⅴ(b))의 가열은 상기 키네스코프내로 고온 가스를 주입하여 수행하는 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 단계(ⅴ(a))의 가열은 복사열을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 단계(ⅶ)의 냉각 가스의 온도는 대기 온도인 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 단계(ⅸ)의 온도 그래디언트는 약 10℃ 내지 30℃ 인 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 단계(ⅴ(a))의 가열은 대류열을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 단계(ⅶ)의 냉각 가스의 온도는 대기 온도인 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 단계(ⅸ)의 온도 그래디언트는 약 10℃ 내지 30℃ 인 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
10. 제 2 항에 있어서, 상기 단계(ⅸ)의 온도 그래디언트는 약 10℃ 내지 30℃ 인 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(ⅴ(b))의 가열은 상기 키네스코프내로 고온 가스를 주입하여 수행하는 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 단계(ⅴ(a))의 가열은 복사열을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 단계(ⅶ)의 냉각 가스의 온도는 대기 온도인 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 단계(ⅴ(a))의 가열은 대류열을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 단계(ⅶ)의 냉각 가스의 온도는 대기 온도인 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.
16. 제 10 항에 있어서, 상기 단계(ⅴ(b))의 가열은 상기 키네스코프내로 고온 가스를 주입하여 수행하는 것을 특징으로 하는 키네스코프 제조 방법.

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