KR100202872B1 - 음극선관의 건식 전자 사진식 스크린제조용 자외선에너지흡수제 첨가 광전도막 용액 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관의 건식 전자사진식 스크린 제조용 자외선 에너지 흡수제 첨가 광전도막 용액에 관한 것이다.

본 발명은 판넬 내면에 휘발성 전도막을 형성시키고 그 위에 휘발성광전도막을 형성시키며, 그 광전도막에 균일한 정전하를 대전시킨 후, 광원에 의해 선택적으로 상기 광전도막의 정전하를 방출시켜서 정전하를 대전된 분말입자를 부착시키는 음극선관의 전자사진식 스크린 제조용 광전도막 도포용액에 있어서, 0.01~ 10 중량%의 자외선 반응물질, 0.01~3 중량%의 자외선 흡수제, 1~30 중량%의 고분자 바인더로서 폴리스티렌, 그리고 나머지 잔량은 용매로 구성된다.

본 발명에 의한 광전도막용액을 사용할 경우엔 음극선관스크린의 제조공정에서 광전도막이 가시광선에 대해서는 감응하지 아니하므로 종래와는 달리 암실에서 작업할 필요가 없어 작업화경이 개선될 뿐만 아니라, 광전도막의 크랙현상을 방지할 수 있으므로 음극선관의 스크린의 품위를 향상시킬 수 있다.

Description

음극선관의 건식전자사진식 스크린 제조용 자외선에너지 흡수제첨가 광전도막 용액

제1도는 칼라음극선관의 부분단면한 개략정면도.

제2도는 제1도의 음극선관의 스크린구성을 나타낸 부분확대단면도.

제3도는 건식전자사진식 스크린 제조방법을 설명하기 위한 개략도.

제4도는 자외선을 이용한 건식 전자사진식 스크린제조방법에 있어서, 광전도막의 크랙현상을 설명하기 위한 개략도.

제5도는 자외선 흡수제가 기저상태에서 여기상태로, 여기상태에서 기저상태로 전환되는 것을 설명하기 위한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 음극선관(CRT) 11 : 전자총

12 : 판넬(panel) 13 : 펀넬(funnel)

14 : 네크(neck) 15 : 양극 보턴

16 : 새도우 마스크 17 : 편향요크

18 : 판넬면판 19,19a,19b : 전자빔

20 : 형광면(스크린) 21 : 빛흡수물질

22 :라커막 23 : 알루미늄박막층

32 : 전도막 34 : 광전도막

36 : 코로나방전장치 38 : 광원(가시광선)

40 : 렌즈 42 : 현상용기

50 : 크랙(crack)

Egr : 기저상태에서의 에너지 준위곡선

Eex : 여기상태에서의 에너지 준위곡선

본 발명은 음극선관의 전자사진식 스크린제조방법에 사용되는 광전도막 용액에 관한 것으로서, 특히 암실에서의 작업이 필요없고 가시광선하에서 모든 작업이 이루어지며 최종제품의 품위를 향상시키는 음극선관의 전자사진식 스크린 제조용 자외선 에너지 흡수제 첨가 광전도막용액에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관은, 제1도에 도시된 바와 같이, 판넬(panel)(12), 펀넬(funnel)(13) 및 네크(14)로 구분되는 진공 벌브(bulb)와, 그 네크(14)내부에 장착되는 전자총(11)과, 판넬(12)의 측벽에 장착되는 새도우마스크(16)를 구비한다.

그 판넬(12)의 면판(18)의 내면에는 형광면(20)이 형성되어 있어, 전자총(11)으로부터 방출된 전자빔(19a)(19b)은 각종 렌즈계에 의해 집속되고 가속되며, 양극보턴(15)을 통해 인가되는 고전압에 의해 크게 가속되면서 편향요크(17)에 의해 편향되고 새도우마스크(16)의 애퍼처 또는 슬로트(16a)를 통과하여 형광면(20)에 주사된다.

형광면(20)은 면판(18)의 배면에 형성되는데, 칼라의 경우 제2도 (a)(b)에 도시된 바와 같이 일정한 배열구조의 다수의 스트라이프(stripe) 또는 도트(dot)형상의 형광체(R,G,B)와 그 각 형광체들 사이의 블랙코팅과 같은 빛흡수물질로 형성된다. 또, 그 배면은 전도막층으로서 알루미늄박막층(22)이 형성되어 형광면의 휘도 증대, 형광면의 이온손상방지, 형광면의 전위강하방지 등의 역할을 하게된다. 또한, 도시되지는 않지만, 그 알루미늄박막층(22)의 평면도 및 반사율을 높이기 위해서는 형광면(20)과 광전도막층(34)사이에 라커(lacquer)와 같은 수지가 도포된다.

이러한 형광면(20)의 발색광 인성분과 같은 형광입자들을 포함하는 현탁액(slurry) 또는 빛흡수물질을 포함하는 현탁액을 도포하고 건조시켜 형성되는 종래의 습식 사진석판술(photolithographic wet process)은, 고화질의 요구를 충족시키지 못할 뿐만 아니라 제조공정 및 제조설비가 복잡하여 제조비용이 크게 소요되며, 또한, 대량의 청정수 소모와 폐수발생, 인배출물, 6가 크롬감광체 배출 등 여러 가지 문제점들을 안고 있다. 최근에 이러한 습식사진석판술을 개량한 전자사진식(electrophotographical) 스크린 제조방법이 개발되었는데, 이 전자사진식 제조방법도 습식은 여전히 상술한 문제점들을 안고 있으며, 건식제조방법에 의해서는 상술한 문제점들이 상당히 해소되었다.

그 대표적인 건식 전자사진식 스크린제조방법은 미국 특허 제 4,921,767호(1990년 5월 1일 특허됨)에 개시되어 있는 바, 이를 간략히 설명하면 다음과 같다.

제3도(a)내지(마)에는 그 건식전자사진식 스크린제조방법의 각 기본 공정이 개략적으로 도시된다.

판넬(12)는 스크린공정에 들어가기 전에 그 내면이 여러 가지 방법으로 세척된다. 그리고 나서, 그 판넬의 면판(18)의 내면에는 제3도(a)에서와 같이 전기적 전도막(32)이 코팅되고, 그 위에 광전도막(34)이 코팅된다. 이러한 전도막(32)에 사용되는 화합물로는 주석이나 인듐(indium)산화물, 또는 그 혼합물과 같은 무기전도물이 개시되어 있고, 휘발성전도막의 원료로는 Aldrich Chimical Co.의 상품명 폴리브린(Polybrene : 1,5-디메틸-1,5-디아자-언디카메틸렌 폴리메소브로마이드, 헥사디메스린 브로마이드)이 개시되어 있다. 이러한 폴리브린은 약 10 중량%의 프로판놀과 10중량% 수용성 접착 폴리머(폴리 비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리아미드 등)를 함유하는 수용액상태로 도포되고 건조되어 10⁸Ω/(ohms per square unit) 이하의 표면저항과 약 1-2μm의 두께를 가지는 전도막(32)을 형성한다. 그 전도막(32)위에 도포되는 광전도막(34)으로는 휘발성 유기폴리머(폴리비닐 카바졸)또는 폴리머 바인더(폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리프로필렌 카본네이트)에 용해된 n-에틸 카바졸이나 n-비닐카바졸 또는 테트라 페닐부타트리엔과 같은 유기단량체와, 적당한 광전도 염료와 용매를 포함하는 도포액이 개시되어 있다. 그 광전도 염료성분으로는 가시광선(바람직하게는 400-700nm파장)에 반응하는 것으로서 크리스탈 바이오릿(crystal violet), 크로리다인 블루우(chloridine blue), 로다민 EG(rhodamine EG)와 같은 것들이 약 0.1 내지 0.4 중량 % 함유되는 것으로 개시되어 있다. 그리고 용매로는 전도막(32)을 오염시키지 아니하는 클로로벤젠이나 싸이클로펜타논과 같은 유기물이 개시되어 있다. 이와같은 조성을 가지는 광전도막(34)은 2-6μ의 두께를 가진다.

제3도(b)에는 상술한 바와 같이 이중코팅된 면판(18)의 광전도막(34)에 종래의 코로나방전장치(36)에 의해 암실에서 +전하로 대전되는 대전공정이 개략적으로 도시된다. 그 코로나 방전장치(36)는 +200 내지 +700 볼트의 직류전원의 +전극에 인가되고, -전극은 전도막(32)에 인가됨과 동시에 어스되며, 이와 같이 +전극에 인가된 코로나방전장치(36)가 면판(18)의 광전도막(34)위를 가로질러 이동함으로써 광전도막(34)은 +전하로 대전되게 된다.

제3도(다)는 노광공정을 도시한 것으로 상술한 바와 같이 대전된 광전도막(34)은 역시 암실내에서 새도우마스크(16)를 통해 렌즈(40)를 구비하는 크세논 플래시 램프(38)에 의해서 노광된다. 따라서, 먼저 새도우마스크(16)가 판넬(12)에 장착되고 전도막(32)은 어스된다. 이 공정에서는 그 크세논 플래시램프(38)를 켜서 렌즈(40)와 새도우마스크(16)를 통해 그 램프(38)의 광선을 광전도막(34)에 조사하면, 새도우마스크(16)의 애퍼처 또는 슬로트(16a)에 해당하는 광전도막(34)부분들이 노광되고, 그 가시광선에 의해 그 노광부분의 +전하가 전도막(32)을 통해 방출되어 제3도(다)에 도시된 바와 같이 누광부분만 비대전상태로 된다. 상술한 크세논 플래시램프(38)는 칼라의 경우 빛흡수물질을 부착시키기 위해서는 종래와 같이 그 광선이 각 전자빔의 입사각에 일치하도록 3위치사이를 이동하는 구조가 바람직하다.

제3도(라)는 현상(형광입자 또는 빛흡수물질의 부착)공정을 개략적으로 도시한다. 이 공정에서는 현상용기(42)내에 건식 빛흡수물질 미세분말 또는 건식의 각 형광체미세분말과, 그 각분말과의 접촉으로 정전기를 발생시킬 수 있는 캐리어 비드(carrier bead)가 담겨진다. 그 빛흡수물질용 캐리어 비드는 미세분말과 접촉하여 빛흡수물질입자는 -전하로, 또 형광입자는 +전하로 대전시킬 수 있는 것이 적당하며, 그와 같이 전하를 띠도록 혼합된다. 새도우마스크(16)를 제거한 판넬(12)은 광전도막(34)이 그 분말에 접촉할 수 있도록 상술한 분말이 담긴 현상용기(42)위에 설치된다.

이 때 혼합된 분말 중에서 -전하를 띤 빛흡수물질은 +전하로 대전된 광전도막(34)의 비노광부분에 전기인력에 의해 부착되게 되며, +전하를 띤 형광입자는 +전하로 대전된 광전도막(34)의 비노광부분에서는 반발하고 비대전상태로 된 광전도막(34)의 노광부분에만 역현상(reversal developing)에 의해 부착하게 된다.

제3도(마)는 적외선 가열에 의한 고착공정을 도시한 것으로, 이 공정에서는 상술한 현상공정에서 부착된 건식 빛흡수물질 입자 또는 건식의 각 형광입자들이 서로, 또한, 광전도막(34)에 고착된다. 따라서, 가열에 의해 융착되는 적당한 폴리머 성분이 그 광전도막(34)과 건식 빛흡수물질입자나 건식의 각 형광입지들에 포함된다.

상술한 공정들이 칼라음극선관의 제조를 위해서는 3종의 형광체에 대해 반복실시된다. 이와 같이 형광체 및 빛흡수물질이 형성된 다음, 라커공정에서 라커막이 종래의 방법으로 형성되고, 알루마이징공정에서 알루미늄박막도 종래의 방법으로 형성되며, 그 뒤, 베이킹(baking) 공정으로 투입되어 대기 중에서 약 30분동안 425℃에서 가열 건조됨으로써, 전도막(32), 광전도막(34)과 각 형광체 및 라커 등에 존재하는 용매 등의 휘발성성분이 제거되고 빛흡수물질(21)과 각 형광체(R,G,B)가 제2도(a)(b)에서와 같이 형성된 형광면(20)이 얻어진다.

그러나, 상술한 종래의 건식전자사진식 스크린 제조방법은 광전도막이 가시광선에 쉽게 감응되어지기 때문에 광전도막을 형성한 이후 고착공정에 이르기까지 모든 작업을 암실에서 수행하여야 하는 단점이 있었다.

이에, 본 출워인은 광전도막을 자외선에 감응하는 광전도성 용액으로 조성함으로써 상기의 문제점을 해결하였다. 이때, 광전도막을 형성하기 위한 광전도성 용액으로서, 자외선에 반응하는 물질로는 비스디메틸 페닐 디페닐 부타트리엔(bisdimethyl phenyl diphenyl butatriene)과, 트리니트로 플루오리논(trinitro-fluorenone: TNF) 및 에틸 안트라퀴논(ethyl anthraquinone: EAQ)중 적어도 1종 이상을 사용하였으며, 그 광전도막도 포용액으로는 0.0f1 내지 10중량%의 비스디메틸 페닐 디페닐 부타트리엔과 고분자바인더(binder)로서 1 내지 30 중량%의 폴리스티렌(polystyrene)을 잔량인 톨루엔(toluene)이나 크실렌(xylene)에 용해시켜 사용하였다.

그런데, 자외선 반응물질을 함유한 광전도막(34)은 그 이후의 공정, 특히 대기 중에 보관시 햇빛에 의한 자외선에 노출됨으로써 크랙(crack)현상이 발생하였다. 제 4도(a)는 크랙현상이 광전도막(34)의 전체에 걸쳐 발생한 경우를 나타내고, 제4도(b)는 크랙현상이 광전도막(34)의 일부에 국부적으로 발행한 경우를 나타낸다. 광전도막(34)에 발생되는 크랙현상은 그것이 대전단계, 현상단계, 고착단계, 라커도포단계 또는 알루마이징 등의 후처리공정 중 어느 단계에서 일어나든 상관없이, 최종제품인 음극선관의 스크린의 품위를 손상시키는 원인이 되는 것이다. 이러한 크랙현상을 방지하기 위해 광전도막(34)의 두께를 두껍게 하는 방법도 있으나, 광전도막(34)의 두께가 두꺼워지게 되면 베이킹(baking)공정에서 휘발성성분이 두꺼운 광전도막(34)을 쉽게 빠져 나오지 못하게 되어 광전도막(34)자체가 부풀어 오르게 되는 또다른 단점이 발생하기도 하였다.

따라서, 본 발명은 종래의 건식 전자사진식 스크린 제조방법과는 달리 암실에서 작업을 수행할 필요가 없을 뿐만 아니라, 그와 동시에 광전도막 형성 이후 광전도막의 크랙현상을 제거하기 위한 음극선관의 전자사진식 스크린 제조방법이 사용되는 광전도막용액을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 0.01~10 중량%의 자외선 반응물질, 0.01~3 중량%의 자외선흡수제, 1~30%의 고분자바인더, 그리고 나머지 잔량은 용매로 구성된 음극선관의 전자사진식 스크린제조용 광전도막 도포용액을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 판넬 내면에 휘발성 전도막을 형성시키고 그 위에 휘발성광전도막을 형성시키며, 그 광전도막에 균일한 정전하를 대전시킨 후, 광원에 의해 선택적으로 상기 광전도막의 정전하를 방출시켜서 정전하로 대전된 분말입자를 부착시키는 음극선관의 전자사진식 스크린 제조용 광전도막 도포용액에 있어서, 0.01~10 중량%의 자외선 반응물질, 0.01~3 중량%의 자외선흡수제, 1~30 중량%의 고분자바인더로서의 폴리스티렌, 그리고 나머지 잔량은 용매로 구성된다.

본 발명에 있어서는, 0.01~10중량%의 자외선 반응물질을 사용한다. 자외선반응물질로서는 비스디메틸 페닐 디페닐 부타트리엔(bisdimethyl phenyl diphenyl butatriene)과 에틸 안트라 퀴논(ethyl anthraquinone : EAQ), 및 트리니트로플루오니논(trinitro fluorenone :TNF)중 최소한 1종이상 사용한다. 이들 자외선 반응 물질은 각각 사용되거나 그들의 혼합물로 사용될 수 있다.

상기의 자외선 반응물질을 0.01 중량% 이하로 사용할 경우 광전도막(34)이 제 기능을 발휘하지 못하는 반면, 10 중량% 이상으로 사용할 경우엔 그 이후단계에서 광전도막(34)에 이물이 발생하여 응고되거나 기포가 발생하여 바람직스럽지 못하다.

본 발명에서 자외선반응물질을 사용하는 이유는 광전도막(34)이 자외선에 대하여 반응할 뿐, 가시광선에 대해서는 반응하지 않으므로, 노광공정 등의 모든 작업을 굳이 암실에서 행할 필요가 없고 자연조건(자연광)에서 행하기 위함이다.

본 발명에 있어서는, 0.01~3 중량%의 자외선 흡수제를 사용한다.

자외선 흡수제는 다음과 같은 일반식(1)로 표시되어지는 페닐 살리실레이트(phenyl salicylate)가 바람직하다.

상기 페닐살리실레이트는대기중에서 자외선에 노출되면, 제5도에 도시된 바와 같이, 초기의 기저상태(Egr)에서 나중의 여기상태(Eex)로 분자의 전체적인 에너지준위가 상승하게 된다. 이것은 자외선에 의한 에너지(E = hν, 이때 h는 프랑크 상수, ν는 자외선의 진동수이다)를 상기 페닐 살리실레이트 분자가 흡수하여 기저상태(Egr)에서 여기상태(Eex)로 전환됨을 의미한다. 그런, 자외선에 의한 에너지를 받아 여기상태(Eex)에 있던 상기 페닐살리실레이트 분자가, 상기의 자외선에 의한 에너지를 열에너지로 변환시켜 외부로 방출하면서 본래의 위치인 기저상태(Egr)로 돌아오게된다. 이러한 작용으로 상기의 페닐살리실레이트 분자는 대기중에서 광전도막(34)에 도달하는 자외선을 흡수하게 되는 것이다.

본 발명에서 사용되는 자외선흡수제의 양은 0.01~3 중량%가 바람직하다. 자외선흡수제의 사용량은 노광단계 및 현상단계와 밀접한 관계가 있다. 자외선흡수제의 사용량이 0.01 중량%의 이하일 경우엔 대기중에서 광전도막(34)에 도달하는 자외선을 충분히 흡수하지 못하므로 광전도막의 크랙현상을 방지할 수 없고, 그 사용량이 3 중량% 이상일 경우엔 노광공정에서 자외선광원(38)으로붙어 조사된 자외선을 지나치게 흡수하게 되어 광전도막(34)의 기능을 못하게 하기 때문이다.

본 발명에서는 1~30 중량%의 고분자 바인더로서 폴리스티렌(poly styrene)을 사용하고, 나머지 잔량은 상기의 고분자 바인더를 용해시키는 벤젠 또는 벤젠 유도체를 용매로서 사용한다. 용매로서 사용되는 벤젠유도체로서는 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌, 스티렌 등이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 음극선관의 전자사진식 스크린제조용 광전도막용액은 다음과 같은 공정으로 사용된다.

즉, (1)판넬의 내면에 유기전도막 수용액으로 휘발성전도막을 형성시킨 후; (2) 그 전도막 위에 본 발명에 의한 광전도막용액으로 휘발성 광전도막을 형성시키고; (3) 그 광전도막 위에 균일한 정전하를 대전시키며; (4) 그 대전된 광전도막의 정전하를 선택적으로 방출시키도록 새도우마스크를 통과시켜 노광시키며; (5) 그 후 소정의 미세분말을 대전시켜 상기 노광단계에서 정전하가 선택적으로 노광부분과 비노광부분중 어느 하나의 영역에 대전된 미세분말을 부착시키는 현상단계를 거치게 된다.

본 발명에 의한 광전도막용액을 사용할 경우엔, 음극선관스크린의 제조공정에서 광전도막이 가시광선에 대해서는 감응하지 아니하므로 종래와는 달린 암실에서 작업할 필요가 없어 작업 환경이 개선될 뿐만 아니라, 광전도막의 크랙현상을 방지할 수 있으므로 음극선관의 스크린의 품위를 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 일예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 청구범위기재사항으로부터 당업자라면 용이하게 여러가지 응용과 변형이 가능할 것이다.

예컨데, 작업공정에서의 안정성을 고려할 경우, 상기 트리니트로 플르오리논(TNF)대신에 2,5-비스(4-디에틸 아미노페닐)-1,3,4-옥사 디아졸을 사용할 수 있다.

Claims (6)

1. 판넬 내면에 휘발성 전도막을 형성시키고 그 위에 휘발성광전도막을 형성시키며, 그 광전도막에 균일한 정전하를 대전시킨 후, 광원에 의해 선택적으로 상기 광전도막의 정전하를 방출시켜서 정전하를 대전된 분말입자를 부착시키는 음극선관의 전자사진식 스크린제조용 광전도막 도포용액에 있어서, 0.01~10 중량%의 자외선 반응물질, 0.01~3 중량%의 자외선흡수제, 1~30 중량%의 고분자바인더로서의 폴리스티렌 그리고 나머지 잔량은 용매로 구성된 것을 특징으로 하는 음극선관의 전자사진식 스크린제조용 자외선에너지 흡수제첨가 광전도막 도포용액.
2. 제1항에 있어서, 자외선 반응물질은 비스디메틸 페닐 디페닐 부타트리엔(bisdimethyl phenyl diphenyl butatriene)과 에틸 안트라 퀴논(ethyl anthraquinone: EAQ) 및 트리니트로 플루오리논(trinitro-fluorenone: TNF) 중 최소한 1종 이상 사용하는 것을 특징으로 하는 음극선관의 전자사진식 스크린제조용 자외선에너지 흡수제 첨가 광전도막 도포용액.
3. 제1항에 있어서, 자외선흡수제는 페닐 살리실레이트(phenyl salicylate)인 것을 특징으로 하는 음극선관의 전자사진식 스크린제조용 자외선에너지 흡수제 첨가 광전도막 도포용액.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자외선 반응물질은 비스디메틸 페닐 디페닐 부타트리엔을 사용하는 것을 특징으로 하는 음극선관의 전자사진식 스크린제조용 자외선흡수제 첨가 광전도막 도포용액.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자외선 반응물질은 비스디메틸 페닐 디페닐 부타트리엔과 에틸안트리퀴논을 사용하는 것을 특징으로 하는 음극선관의 전자사진식 스크린제조용 자외선에너지 흡수제 첨가 광전도막 도포 용액.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자외선 반응물질은 비스디메틸 페닐 디페닐 부타트리엔과 트리니트로 플루오리논을 사용하는 것을 특징으로 하는 음극선관의 전자사진식 스크린 제조용 자외선에너지 흡수제 첨가 광전도막 도포용액.