KR100205137B1 - 칼라브라운관 새도우마스크 인쇄용 페이스트 조성물 - Google Patents

Abstract

도밍현상을 감소시키고자 새도우마스크 전자총측 표면에 도밍감소효과가 기대되는 물질을 스크린 인쇄법으로 코팅할 때 프리트, 분말 및 잔여의 비이클을 포함하는 새도우마스크 인쇄용 페이스트 조성물을 코팅함으로써 균일한 코팅면을 형성하며 전자빔 충돌에 의한 열적 변형인 도밍현상을 효과적으로 억제하고 저열팽창, 전자 반사 및 열방사 효과를 가질 뿐만 아니라 공정이 단순하고 작업이 용이하기 때문에 종래 기술의 스프레이법에 의한 문제점을 실질적으로 해소할 수 있게 된다.

Description

칼라브라운관 새도우마스크 인쇄용 페이스트 조성물

[산업상 이용분야]

본 발명은 칼라브라운관 새도우마스크 인쇄용 페이스트 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크린 프린터법을 이용하여 새도우마스크 전자총측의 표면에 코팅처리하기 위한 페이스트(paste) 조성물을 제공함으로써 도밍현상을 제거하여 칼라 브라운관의 색순도 및 품질을 향상시킨 칼라브라운관 새도우마스크 인쇄용 페이스트 조성물에 관한 것이다.

[종래 기술]

일반적으로 칼라브라운관(color picture tube: CPT)은 패널(panel), 펀넬(funnel), 넥크(neck)로 구성된 벌브(bulb)로 되어 있다. 넥크 내에는 전자총이 설치되고, 패널의 내면에는 적색, 녹색 및 청색 형광막이 도포되어 있으며, 그 형광막에서 일정 거리를 두고 떨어져 색선별 기능을 갖고 있는 새도우마스크(shadow mask)가 배치되어 있다. 새도우마스크는 전자총에서 방출된 3개의 전자빔을 패널 내면에 도포된 적색, 녹색 및 청색 형광막에 랜딩(landing)되도록 할당되어 있다. 전자빔이 통과하는 어퍼쳐(aperture, 35)를 보유하는 새도우마스크는 프레임(frame, 17)에 의해 계지되어 있고, 그 프레임(17)은 지지스프링(bimetal contact spring, 19)을 개재하여 패널 내측에 설치되어 있다. 칼라브라운관 내부에 설치된 새도우마스크는 순철 재료의 A/K(Aluminum-Killed)강을 사용하고 있는데, 이 재료의 열팽창 계수의 값은 약 11.7×10^-6/K이다. 칼라브라운관이 동작하게 되면 도 1의 전자총(27)에서 발생한 전자빔의 전자원이 화면 앞쪽의 패널 쪽으로 향하여 새도우마스크의 어퍼쳐(35)를 통과하고 형광막에 랜딩하여 원하는 소정의 화상을 얻게 된다. 그러나 새도우마스크를 갖는 칼라브라운관의 동작 중에는 전자빔의 소부분만이 그 새도우마스크의 구멍을 통과하고 약 80%의 전자는 패널로 향하는 도중에 패널의 전면부에 설치된 새도우마스크에 의해서 차단된다. 그래서 새도우마스크에 충돌된 전자의 운동에너지는 그 대부분이 열에너지로 변환되기 때문에 새도우마스크 자체의 온도를 80∼90℃ 정도까지로 상승시키게 된다. 그 결과 새도우마스크(13)에 열팽창을 유발시킴으로써 도 1과 같이 팽창된 새도우마스크(15)로 변형되는데, 이러한 현상을 도밍(doming)이라 한다. 더욱이, 대량의 전자가 국부적으로 새도우마스크에 충돌하면 새도우마스크 면에 있어서의 온도보상이 충분히 빠르게 행해지지 않으므로, 새도우마스크는 다시 국부적으로 도밍현상이 발생한다. 이 도밍 현상으로 인하여 새도우마스크상의 각각의 홀(hole)인 H1을 통과하는 전자빔(21)이 H2로 홀의 위치가 변경됨에 따라 전자빔의 경로(23)가 바뀌게 된다. 이 때 초기의 전자빔 경로에 의해서 패널의 형광면 화소인 P1이 발광하게 되지만 위의 결과로 인해 P2로 이동이 생기게 됨으로써 발광위치가 달라지게 된다. 이러한 현상은 화면의 중앙부보다는 주변부에서 더 크게 일어나고 칼라브라운관이 대형 및 플랫(flat)화 될수록 스크린의 색순도 열화를 초래하게 되며 새도우마스크의 열팽창계수가 클수록 현저하게 일어난다. 이로 인해 칼라 브라운관의 색순도가 나빠지며, 결과적으로 품질을 저하시키는 원인이 되고 있다.

상기한 도밍현상을 감소시키고자 하는 기술적 방법을 대별하면 다음과 같다.

첫째, 새도우마스크로 열이 전달되는 것을 방지하기 위하여 새도우마스크 표면에 절연막을 코팅하는 방법을 사용한다. 새도우마스크 표면에 열에 대한 단열성이 뛰어난 열적 절연물질을 코팅하여 빔에 의해 가열된 열이 새도우마스크에 전달되는 것을 방지하는 방법으로 주로 열팽창율이 낮은 세라믹 계통의 물질을 사용하여 코팅한다.

둘째, 열팽창율이 작은 물질을 새도우마스크 표면에 코팅한다. 새도우마스크 표면에 열팽창뮬이 작은 리드보레이트(lead borate) 및 세라믹을 도포한 후 고온 가열처리하여 저열팽창층을 형성하는 방법이다.

셋째, AK강에 비하여 1/10의 열팽창율을 갖는 Fe-Ni 합금의 인바 재질로 형성된 새도우마스크가 미합중국 특허 제4.665,338호 및 미합중국 특허 제4,420,366호에 기술되어 있으나, 이 방법에서는 인바 재질의 새도우마스크가 가격이 대단히 높기 때문에 제품의 제조원가를 상승시키는 문제점이 있다.

넷째, 새도우마스크의 열복사율을 크게 하는 방법이다. 카본(carbon), 망간(Mn), 망간산화물, 알루미늄산화물, 흑색안료 등의 열방사계수가 우수한 물질을 새도우마스크 표면에 코팅하거나 마스크를 흑화처리하여 열복사율을 크게 하는 방법이다.

다섯째, 새도우마스크 표면에 별도의 막을 부가형성하여 도밍현상을 감소시키고자 하는 방법이 있다. 이 방법은 전자반사물질을 코팅하는 방법으로 새도우마스크의 전자총 측면에 중금속류인 납(Pb), 비스무드(Bi), 텅스텐(W) 등을 수성현탁액으로 하여 전자반사막을 도포함으로써 빔에 의한 가열을 감소시키는 것으로 N. V 필립스에 의해 미합중국 특허 제4,442,376호 및 대한민국 특허공고 제85-1589호에는 스프레이 방식으로 전자반사막을 형성하는 방법이 그리고 유럽 특허 제139,379호에는 저열팽창층을 형성하는 방법이 제안되어 있다. 그러나 상술한 방법들은 막의 형성 작업이 기술적으로 어렵기 때문에 실제 제품에 적용하기가 곤란한 문제점이 있다. 더욱이 상술한 막들을 포함하는 각각의 새도우마스크들은 도밍현상을 다소 감소하기는 하였으나 그 효과는 미미한 실정이다.

한편, 새도우마스크 표면에 상술한 방법의 원하는 효과에 해당하는 물질을 코팅하는 실용적인 방법으로는 스프레이(spray) 방식을 많이 사용한다. 이 경우 대부분 수성현탁액으로 용액을 준비하고 이를 노즐을 통하여 새도우마스크 면에 스프레이 시킨다. 또한 스프레이를 하기 위해서는 상기의 물질을 수성현탁액 등으로 만들어야 하고 따라서 이들 물질을 조성이 스프레이법에 맞도록 제조되어야 한다. 그러나 이 공정은 스프레이 방식이 정교하게 조절되었다고 하더라도 새도우마스크 면의 일부 구멍을 막히게 하는 일이 많으며 코팅면이 균일하지 못하다는 단점이 있다. 만일 마스크의 홀이 하나라도 막히면 제품은 불량으로 처리되기 때문에 매우 심각한 문제점으로 대두되고 있다.

코팅의 또 다른 방법으로는 원하는 물질을 소스(source)로 하고 피복체인 새도우마스크를 타겟(target)으로 한 증착방법을 사용하기도 하는데, 이 방법은 피복층의 두께가 얇으며 증착설비 등으로 가격이 상승되는 단점이 있다.

한편, 스크린 인쇄법으로 코팅하는 방법에 대해서는 당사에서 이미 대한민국 특허출원 제95-40315호로 출원되어 있으며 또한 페이스트 제조물질에 대한 기본방법에 대해서는 대한민국 특허출원 제96-3360호로 출원되어 있는 상태이다. 기출원 대한민국 특허출원 제96-3360호에는 도밍감소에 중요역할을 하는 분말류의 효과를 극대화시키는데 충분하지 못하였다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 도밍현상을 감소시키고자 새도우마스크 전자총측 표면에 도밍감소효과가 기대되는 물질을 스크린 인쇄법으로 코팅할 때 도밍감소효과를 극대화시킬 수 있는 칼라 브라운관 새도우마스크 인쇄용 페이스트 조성물에 관한 것이다.

도 1은 칼라브라운관의 도밍현상을 개략적으로 나타낸 설명도.

도 2는 칼라브라운관의 새도우마스크 면에서 전자총측의 코팅된 단면을 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 칼라브라운관의 스크린의 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11 패널의 형광면 13 도밍 전의 마스크 모양

15 도밍후의 마스크 모양 17 프레임

19 지지 스프링 21 도밍전의 전자빔 경로

23 도밍후의 전자빔 경로 25 중심선 27 전자원

31 코팅층 33 무공부 35 어퍼쳐

S 화면 C,D 측정점

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 구성을 갖는다.

본 발명에 있어서, 0.7 ∼10중량%의 프리트(frit), 60 ∼ 87중량%의 분말 그리고 12 ∼ 32중량%의 비이클(vehicle)을 포함하여 충분히 볼밀(ball mill)한 새도우마스크 인쇄용 페이스트 조성물을 제공한다.

상기한 비이클은 점착성 부여제 물질, 바인더(binder) 및 용제를 포함하는 것이 바람직하며 분말은 비스무드(Bi), 비스무드산화물, 텅스텐(W), 텅스텐 산화물, 카본(carbon), 망간(Mn), 망간산화물, 흑색안료 그리고 알루미늄(Al)산화물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 프레임에 고정된 스크린 메쉬에 포토레지스트를 형성하는 제판공정과 상기 스크린 메쉬에 페이스트 조성물을 도포하고 상기 스크린 메쉬 아래에 AK강으로 된 새도우마스크를 배치한 후에 코팅층(31)을 형성하는 인쇄 공정과 상기 새도우마스크를 프레스하여 스커트부 및 비이드를 형성하는 포밍공정을 포함하는 칼라브라운관용 새도우마스크의 제조방법에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 0.7 ∼10중량%의 프리트와 60 ∼ 87중량%의 분말과 잔여의 비이클을 포함하는 칼라브라운관용 새도우마스크의 제조방법을 제공한다.

상기한 페이스트 조성물은 흑화 후에 비이클 성분이 완전히 회화되어 없어지므로 최종 조성물은 프리트의 조성이 0.7∼10중량%, 분말의 조성이 60∼99.3중량%가 되는 것이 바람직하다.

페이스트 구성물질은 브라운관의 제조공정의 새도우마스크 흑화공정에 용융되어 접착제 역할을 하는 프리트 분말과 일정한 점도, 점성을 갖도록 하는 비이클을 기본적으로 포함하고, 여기에 전자반사효과를 통해 도밍을 감소하고자 할 때는 비스무드, 텅스텐 등의 중금속 분말을 혼합하고, 열방사율의 효과를 기대하고자 할 때는 카본, 망간, 망간산화물, 알루미늄산화물 또는 흑색안료 등 열방사계수가 큰 분말을 혼합하며, 절연층의 형성에 의한 단열효과를 얻고자 할 때는 프리트 분말 자체만을 혼합하여 페이스트를 제조한다.

비이클은 페이스트에 점성을 줄 수 있는 물질과 결합제인 바인더 그리고 용제를 혼합하여 사용한다. 예를 들면, 유성 페이스트인 경우 점성물질인 테르피네올(terpineol)과 바인더인 에틸셀룰로오즈(ethyl cellulose) 그리고 용제인 부틸카비톨(butyl carbitol)을 혼합하여 사용한다. 만일 수성 페이스트의 경우 이들 물질은 수용성 재료로 바꿀 수 있다. 비이클은 원활한 인쇄가 가능하도록 페이스트의 점성 및 점도를 조절하는 역할을 수행하고, 이후 250∼600℃의 범위의 고온에서 완전 휘발 및 회화되어 없어짐으로써 그 기능을 완수한다.

분말은 도밍을 기대하는 물질로서, 예로 전자반사효과 및 열방사효과 중 적어도 한 개 이상의 효과를 기대하고자 할 때는 비스무드, 비스무드 산화물, 텅스텐, 텅스텐산화물 등의 분말을 사용하며, 전자반사효과만을 원할 때는 원자번호 70이상의 중금속을, 열방사효과만을 원할 때는 카본, 망간 및 망간산화물, 흑색안료, 알루미늄 산화물 등 열방사계수가 큰 물질을 사용한다.

프리트는 새도우마스크 상에 인쇄한 후 250∼600℃의 온도에서 행한 흑화공정에서 완전 유리화하여 상기한 분말이 흩트려지지 않게 서로를 결합시켜 주고 더 나아가서는 이들을 새도우마스크 상에 견고하게 부착하게 해주는 역할을 한다.

당사의 기출원된 대한민국 특허출원 제95-3360호에서 비이클(전색제) 15∼50%, 프리트 7∼35%, 분말 30∼60%의 조성 중에서 분말류에 의한 효과를 극대화하기 위해서는 이들 조성물이 많으면 많을수록 유리한 것처럼 본 발명도 분말의 효과를 극대화하기 위하여 프리트의 조성은 0.7∼10%, 분말의 조성은 60∼87%, 비이클12 ∼ 32중량%로 구성되어 있다. 더 나아가 흑화 후 최종 조성물은 비이클이 완전히 회화되어 없어지고, 프리트류의 조성이 0.7∼10%, 분말의 조성은 60∼99.3%가 되도록 한다.

분말은 도밍감소를 기대하는 물질이고, 프리트는 흑화공정에서 유리화하여 분말이 흩뜨려지지 않게 서로를 결합시켜 주는 역할을 한다.

다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

대표적인 실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 새도우마스크 일부의 절개 단면도를 나타내고 있다. 도 1의 윗면이 전자총이 장착된 쪽의 새도우마스크 부분을 의미한다. 새도우마스크는 전자빔이 통과하도록 형성된 다수개의 어퍼쳐(35)와 이들 어퍼쳐(35) 사이에 형성되는 무공부(33)를 가지고 있다. 새도우마스크 본체는 AK강 재질로 되어 있으며 새도우마스크에서 전자빔이 입사되는 일측 표면에 소정의 두께를 갖는 코팅층(31)이 형성되어 있다.

새도우마스크를 제조하기 위한 스크린 인쇄 공정은 다음과 같다.

스크린 메쉬(screen mesh)에 포토레지스트(photoresist)를 형성하기 위한 제판 공정을 실시하는데, 이러한 제판공정에서는 스테인레스 스틸, 폴리에스터 혹은 나일론의 재질로 만들어진 스크린 메쉬를 프레임에 장착하고 그 스크린 메쉬의 표면 전체에 포토레지스트를 도포한 후에 건조하며 새도우마스크를 개재하여 노광하고 이를 다시 에칭 및 건조함으로써 새도우마스크의 어퍼쳐(35)에 해당하는 부위에 포토레지스트를 형성한다.

상기와 같이 제판된 스크린 메쉬는 스크린 인쇄기에 장착되며 스크린 메쉬의 상측에는 페이스트 조성물을 균일하게 도포한다. 이어서, 상기 스크린 메쉬의 아래쪽에 평면 새도우마스크를 배치하고 상기 페이스트를 스퀴지(squeeze)로 가압하면서 한쪽 방향으로 이동시켜, 새도우마스크의 무공부(33)에 코팅층(31)을 인쇄한다.

이렇게 인쇄 공정이 완료된 평면 새도우마스크는 다시 포밍공정을 통하여 스커트부 및 비이드를 프레스함으로써 새도우마스크를 형성하게 된다.

실시예 1

새도우마스크 인쇄용 페이스트 조성물 제조

유성 페이스트일 경우에는 점성물질인 테르피네올과 바인더인 에틸셀룰로오즈, 용제인 부틸카비톨을 혼합한 비이클 23중량%, 비스무드산화물 73.15중량% 그리고 프리트 3.85중량%를 페이스트화하여 제조하였다.

새도우마스크 제조

스테인레스 스틸, 폴리에스터 혹은 나일론의 재질로 만들어진 스크린 메쉬를 프레임에 장착하고 그 스크린 메쉬의 표면 전체에 포토레지스트를 도포한 후에 건조하여 스크린 메쉬에 포토레지스트를 형성하기 위한 제판 공정을 실시하고 새도우마스크를 개재하여 노광하고 이를 다시 에칭 및 건조함으로써 새도우마스크의 어퍼쳐(35)에 해당하는 부위에 포토레지스트를 형성하였다. 상기와 같이 제판된 스크린 메쉬는 스크린 인쇄기에 장착되며 스크린 메쉬의 상측에는 페이스트 조성물을 균일하게 도포한다. 상기 스크린 메쉬의 아래쪽에 평면 새도우마스크를 배치하고 상기 페이스트를 스퀴지로 가압하면서 한쪽 방향으로 이동시켜 새도우마스크의 무공부(33)에 코팅층(31)을 인쇄하였다. 이렇게 인쇄 공정이 완료된 평면 새도우마스크는 다시 포밍공정을 통하여 스커트부 및 비이드를 프레스함으로써 새도우마스크를 제작하였다.

비교예

상기 실시예에서 페이스트 조성물로 비이클 23중량%, 비스무드산화물 51.4중량%. 브리트 25.6중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 실시하여 새도우마스크를 제작하였다.

본 발명에 의한 산화비스무드(Bi₂O₃) 분말, 프리트로 페이스트화한 후에 스크린 인쇄법으로 25" AK 새도우마스크에 적용한 결과 도 3과 같이 화면의 중앙을 기준으로 하여 ⅓ 지점(L1 = L/3)인 측정점 C 및 측정점 D에서 측정된 도밍 감소량을 적용전과 비교하였다.

	도밍감소량(㎛)
실시예	30 ∼ 40
비교예	40 ∼ 50

본 발명에 의한 새도우마스크 인쇄용 페이스트 조성물을 사용하여 제작된 칼라브라운관 새도우마스크는 전자빔 충돌에 의한 열적 변형인 도밍현상을 효과적으로 억제할 뿐만 아니라 저열팽창, 전자 반사 및 열방사 효과도 보여주고 있다.

본 발명은 공정이 단순하고 작업이 용이하기 때문에 종래 기술의 스프레이법에 의한 문제점을 실질적으로 해소할 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 0.7 ∼10중량%의 프리트;

   60 ∼ 87중량%의 분말; 그리고

   12 ∼ 32중량%의 비이클을;

   포함하는 새도우마스크 인쇄용 페이스트 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 비이클은 점성 주게 물질, 바인더 및 용제를 포함하고 상기 분말은 비스무드, 비스무드산화물, 텅스텐, 텅스텐산화물, 카본, 망간, 망간산화물, 흑색안료 그리고 알루미늄산화물로 이루어진 군에서 선택되는 새도우마스크 인쇄용 페이스트 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 흑화 후에 최종 조성물 중에서 프리트의 조성이 0.7∼10중량%이고 분말의 조성이 60∼99.3중량%인 새도우마스크 인쇄용 페이스트 조성물.
4. 프레임에 고정된 스크린 메쉬에 포토레지스트를 형성하는 제판공정과;

   상기 스크린 메쉬에 페이스트 조성물을 도포하고;

   상기 스크린 메쉬 아래에 AK강으로 된 새도우마스크를 배치한 후에 코팅층을 형성하는 인쇄 공정과;

   상기 새도우마스크를 프레스하여 스커트부 및 비이드를 형성하는 포밍공정을;

   포함하는 칼라브라운관용 새도우마스크의 제조방법에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 0.7 ∼10중량%의 프리트와 60 ∼ 87중량%의 분말과 12 ∼ 32중량%의 비이클을 포함한 칼라브라운관용 새도우마스크의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 비이클은 점성 주게 물질, 바인더 및 용제를 포함하며 상기 분말은 비스무드, 비스무드산화물, 텅스텐, 텅스텐 산화물, 카본, 망간, 망간산화물, 흑색안료 그리고 알루미늄산화물로 이루어진 군에서 선택되는 칼라브라운관용 새도우마스크의 제조방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 흑화 후에 최종 조성물 중에서 프리트의 조성이 0.7∼10중량%, 분말의 조성이 60∼87중량%인 칼라브라운관용 새도우마스크의 제조방법.

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