KR100313102B1 - 음극선관용필르밍액조성물및이를사용한스크린막의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필르밍액 조성물 및 이를 사용한 스크린막의 제조방법에 관한 것이다. 주성분으로서 분자량 150만~250만이고, 열분해 개시온도가 200~220℃인 아크릴 에멀전을 포함하는 본 발명의 필르밍액 조성물은 낮은 온도에서도 분해가능하므로 기존의 수계 방법에서와 같은 별도의 소성공정 없이도 프릿트 실링 단계에서 유기물을 거의 완전히 분해, 제거하는 것이 가능하면서도, 기존의 유성계 방법에서와 같은 복잡한 설비가 필요치 않아 극히 용이한 방법으로 우수한 특성을 갖는 스크린막을 제조할 수 있게 된다.

Description

음극선관용 필르밍액 조성물 및 이를 사용한 스크린막의 제조방법

제1도는 통상적인 음극선관용 스크린막의 구조를 간략하게 나타낸 도면이고,

제2도는 패널과 펀넬의 봉착시 배기관의 위치를 보여주기 위한 도면이고,

제3도는 각 필르밍액 조성물의 원료 성분에 따른 열분해 특성을 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 패널 2 : 블랙 매트릭스

3 : 형광막층 4 : 필르밍막

5 : 금속막 6 : 프릿트 실링

7 : 펀넬 8 : 배기관

본 발명은 음극선관용 필르밍액 조성물 및 이를 사용한 스크린막의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 형광막층과 금속 증착막 사이에 중간막으로 형성되는 필르밍막의 형성을 위한 조성물 및 이를 사용한 스크린막의 제조방법에 관한 것이다.

통상적인 음극선관용 스크린막의 구조 및 그 제조공정을 제1도를 참고로 하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

음극선관의 스크린막의 패널(1)의 내부에 블랙 매트릭스(2) 층을 형성하고, 그 상부에 감광성 수지를 사용하여 사진식각법으로 형광막층(3)을 형성한 후, 상기 형광막층(3)의 상부에 필르밍액을 도포 또는 스프레이하여 중간막인 필르밍막(4)을 형성한 후, 금속막(5)을 증착하는 공정을 통하여 제조된다.

상기 스크린막의 요소중에서 중간막인 필르밍막은 이후 고온 가열에 의해 제거되고 이에 따라 그 상부의 금속막은 형광막층과 소정 간격으로 이격되어 구비 되는데, 이를 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

전자총에서 발사된 전자가 형광막층의 형광체 입자와 충돌하여 빛을 방사할 때는 패널의 전면과 후면을 포함하여 사방으로 발산하게 된다. 이때 주로 알루미늄으로 이루어지는 금속의 증착막은 스크린막의 후면으로 방사되는 빛을 전면으로 반사시켜 주어 스크린막 전면에서의 휘도를 크게 향상시켜 주는 역할을 한다. 그런데 상기 금속 증착막을 형광막층의 상부에 직접 형성시키면 형광체 사이로 금속이 들어가게 되며, 균일하고 평탄한 반사막으로 제조되지 않기 때문에 정반사 양이 많지 않게 되므로 형광체의 발광 휘도를 충분히 향상시키지 못하게 된다. 이 문제를 해결하기 위하여 먼저 가열에 의해 분해되는 유기물층(일명, 필르밍막)을 형광막층의 상부에 도포, 스프레이 등의 방법으로 형성시키고, 그 상부에 금속 증착막을 형성시킨후, 상기 유기물층이 분해되는 온도로 가열하여 유기물을 제거하는 것으로 형광막층의 상부에 소정 간격으로 이격되게 평탄한 금속막을 형성하고 있다.

상기와 같이 형광막층과 금속막 사이에 필르밍막을 형성시키는 기술은 크게 수계인 아크릴 에멀전을 주성분으로 하는 필르밍액을 사용하는 방법과 유성계인 락커를 사용하는 방법의 두가지로 대별된다.

수계에서는 필르밍액 조성물의 주성분이 폴리비닐알콜, 아크릴 에멀전 등이며, 여기에 습윤제로서 글리세린, 소성시 알루미늄막의 부풀음 방지를 위해 수산화암모늄, 과산화수소수 등을 첨가하기도 한다. 이 경우에는 알루미늄막 형성이 끝난후 패널 내부의 형광막층과 필르밍막에 있는 유기물을 분해, 제거하기 위해 약 400~450℃의 온도 범위에서 소성하는 공정이 필요하다. 그런데 이후 패널과 펀넬의 결합을 위해 다시 400~450℃의 온도 범위에서 프릿트 실링하는 공정이 있기 때문에 결국 막은 이중 소성 처리되는 것이다.

이 때, 기존의 필르밍액 조성물에 있어서 주성분으로 주로 사용되던 아크릴 에멀젼 B74(모델명)는 분자량이 약 400만 정도이고 분해 시작 온도가 300℃ 이상으로서 만약 유기물 분해를 위한 별도의 소성 공정을 거치지 않고 바로 프릿트 실링을 하게 되면 필르밍막 유기물의 분해가 늦기 때문에 프릿트의 연화점과 결정화 온도인 400~450℃에서도 유기물 분해 가스가 잔존하여 프릿트의 실링을 방해하게 되므로 완전한 실링을 어렵게 하거나, 실링이 되더라도 유기물이 완전히 연소되지 않고 남는다든지 음극선관 내에 가스가 잔류하게 되어 음극선관의 수명, 휘도 등의 특성에 악영향을 미치게 된다. 따라서 유기물 분해, 제거를 위한 별도의 소성공정을 생략할 수가 없는 것이다.

별도의 소성을 생략하기 위해서 프릿트 실링시 펀넬의 네크부에 배기관을 장착하고, 유기물이 분해될 때 부족한 산소를 공급하는 것으로 분해를 돕는 방법이 사용되기도 하였다. 제2도에 패널(1)과 펀넬(7)의 프릿트 실링(6)시 배기관(8)의 위치를 나타내었는데, 이렇게 하는 경우 필르밍막을 포함한 유기물의 분해, 제거를 위한 별도의 소성공정이 생략될 수는 있지만 실링시 배기관을 네크부에 삽입하여야 하는 번거로움이 있으므로 이 방법은 그다지 사용되지는 않고 있다.

유성계인 락커법은 아크릴 수지를 톨루엔, 에틸아세테이트, 메틸 에틸 케톤과 같은 용매에 녹이고 물과의 표면장력을 이용한 스프레이 방식으로 필르밍막을 얇게 제조하도록 된 것이다. 이 때는 평탄한 중간막이 얻어지고 유기물의 양이 적기 때문에 이의 제거를 위한 소성을 생략할 수 있다는 잇점은 있으나, 사용하는 용매가 폭발 위험이 있는 물질이어서, 이 방법의 수행을 위한 별도의 설비를 필요로 하고, 공정이 복잡하기 때문에 유지, 관리가 매우 어렵다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 음극선관용 스크린막의 중간막인 필르밍막을 형성하는 데 있어서, 유성계인 락커법에 의한 것보다 간단하면서도 안전하게 공정을 수행할 수 있게 해주는 수계의 필르밍액 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 필르밍액 조성물을 사용하여 제조함으로써 제조가 용이하고 공정이 단순화된 음극선관용 스크린막의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 음극선관용 스크린막의 금속막을 형성하기 위한 중간막으로서의 필르밍막을 형성하기 위한 필르밍액 조성물에 있어서, 상기 필르밍액 조성물이 주성분으로서 분자량 150만~250만이고, 열분해 개시온고가 200~220℃인 아크릴 에멀전을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 필르밍액 조성물을 제공한다.

상기한 본 발명의 다른 목적은 블랙 매트릭스가 형성된 패널의 내면에 형광막층을 형성하는 단계, 상기 형광막층의 상부에 분자량 150만~250만이고, 열분해 개시온도가 200~220℃인 아크릴 에멀전을 주성분으로 하는 필르밍액 조성물을 도포 및 건조하여 필르밍막을 형성하는 단계 및 상기 필르밍막의 상부에 금속막을 형성하는 단계를 포함하는 스크린막의 제조방법에 의해 달성된다.

특히 상기 아크릴 에멀전이 MMA(methyl metacrylate), BMA(buthyl metacrylate), EA(ethyl acrylate), MAA(methyl acrylic acid)이 공중합체로 이루어진 것이 바람직하며, 필르밍액 조성물에서 이의 함량이 조성물 총량을 기준으로 할 때 고형분의 양으로 5.0~30중량%인 것이 바람직하다.

본 발명에서 필르밍액의 주성분으로서 채용하는 아크릴 에멀전은 분해 시작점은 약 210℃로서, 기존의 아크릴 에멀전 보다 약 90℃ 정도 낮은 온도에서 분해가 시작되므로 열에 의한 분해, 제거가 용이한 것이다. 이에 따라 본 발명의 필르밍액 조성물을 사용하여 제조한 필르밍막은 금속막의 형성후 수행하는 소성공정을 생략할 수 있다. 즉, 이후 패널과 펀넬의 봉착시 가해지는 프릿트의 연화, 결정화 온도에서 잔류가스나 불완전 연소된 재가 거의 없이 완전한 분해, 제거가 이루어질 수 있는 것이다.

제3도에는 각 필르밍액 조성물의 원료 성분에 따른 열분해 특성을 그래프로 나타내었다. 그래프에서 a는 종래의 아크릴 에멀전 B-74(Rohm & Haas사제)에 대한 것이고, b는 종래 필르밍액 조성물의 주요 성분인 폴리비닐알콜에 대한 것이며 c는 본 발명에서 주성분으로 사용하는 아크릴 에멀전의 일례인 ECA(Rhom & Haas사제)에 대한 것이다. 도면으로부터 본 발명에서 사용하는 아크릴 에멀전이 기존의 아크릴 에멀전 및 폴리비닐알콜 보다 훨씬 낮은 분해온도를 갖는다는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 필르밍액 조성물에는 분해온도가 높은 폴리비닐알콜 대신에 분해 온도가 비교적 낮은 증점제를 더 포함시키는 것이 바람직한데, 예컨대 폴리아크릴 용액을 포함시킬 수 있다. 이의 첨가량은 조성물 총량을 기준으로 할 때 고형분의 양으로 0.01~2.0 중량%가 되도록 한다.

증점제를 첨가하면 필르밍액 조성물의 점도가 어느정도 높은 상태로 유지되므로 도포성이 좋아지고 도포후 표면 상태가 거칠기 때문에 유기물의 가열 분해시 금속막 부풀음 현상을 제거할 수 있게 된다.

증점제를 첨가하지 않아도 되지만 이를 첨가하지 않을 경우, 필르밍액 조성물의 점도가 낮아 형광막층 상부에 이를 도포후 형성되는 중간막이 너무 매끈하여 그 상부에 금속을 증착하면 금속막에 작은 구명(pin hole)이 형성되지 않아서 이후 유기물이 분해시 분해가스가 빠져나갈 구멍이 없으므로 금속막이 부푸는 현상이 야기될 염려가 있다. 증점제를 첨가하지 않는 경우에는 필르밍액 조성물을 도포한 후 그 상부에 옥살산 암모늄((NH₄)₂C₂O₄·H₂O)수용액을 소량 스프레이 하여 금속막상에 작은 구멍을 형성시켜 주는 것이 바람직하다.

물론 증점제와 옥살산 암모늄 수용액을 동시에 사용할 수도 있다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기의 실시예에서는 모두 금속막 형성후 유기물 분해를 위한 별도의 소성공정을 생략하였고, 각 성분의 바람직한 첨가량 범위를 나타내기 위하여 각 성분이 한계값을 갖는 필르밍액 조성물을 사용하여 스크린막을 제조하였기 때문에 다소 바람직하지 못한 결과가 얻어지는 경우도 있으나 이들은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것임이 이해되어야 한다. 또한 본 발명이 하기의 실시예로만 한정되는 것은 물론 아니다. 비교예는 각 실시예에 따라 제조되는 스크린막의 휘도를 비교하기 위해 수행한 것이다.

[비교예1]

아크릴 에멀전 35 중량%, 폴리비닐알콜 20 중량%, 미량의 옥살산암모늄 및 잔량의 물을 혼합하고 교반하였다. 2% 염화암모늄 수용액을 가하여 액의 pH를 6으로 조절하여 종래의 필르밍액 조성물을 제조하였다.

상기 필르밍액 조성물을 형광막층의 상부에 도포 및 건조하여 필르밍막을 형성하고, 그 상부에 알루미늄 증착막을 형성하였다. 약 450℃의 온도로 막을 가열하여 유기물을 분해, 제거하고 이후 프릿트 실링 공정을 수행하였다. 얻어진 스크린막의 휘도를 측정하여 100%로 하였다.

[실시예 1]

고형분 양으로 계산하여 38.9%ECA(Rohm & Hass 사제, 일본) 수용액 5 중량%를 순수 95 중량%와 혼합하고 교반하였다. 수산화암모늄을 가하여 액의 pH를 8로 조절하여 본 발명에 따른 필르밍액 조성물을 제조하였다. 패널의 상부에 블랙매트릭스 층과 형광막층을 형성하고 그 상부에 상기 필르밍액 조성물을 도포한 후 건조하였다. 얻어진 필르밍막의 상부에 알루미늄을 증착하여 알루미늄 증착막을 형성하였다.

이후 별도의 소성 공정은 생략하고, 패널과 펀넬의 프릿트 실링 공정중에 형성된 필르밍막의 유기물을 분해, 제거하였다.

실링중에 유기물이 거의 완전히 제거되어 프릿트 실링 상태는 양호하였으나 필르밍액의 점도가 낮아서 알루미늄 부풀음 현상이 약간 나타났다. 본 실시예에 따라 제조된 스크린막의 휘도는 75%였다.

[실시예 2~4]

실시예 1과 동일한 방법으로 수행하되 38.9% ECA 수용액을 고형분의 양으로 15 중량% 사용하고 순수를 85 중량%로 하였으며 액의 pH를 각각 4(실시예2), 6(실시예 3) 및 9(실시예4)로 하여 필르밍액 조성물을 제조하였다.

이후 실시예 1에서와 동일한 방법으로 필르밍막, 알류미늄 증착막을 형성하고 프릿트 실링을 수행하였다.

프릿트 실링 상태는 모두 양호하였으나 알루미늄 부풀음 현상은 여전히 약간 나타났다. 액의 pH를 9로 조절하여 제조한 필르밍액 조성물을 사용한 경우 얻어지는 스크린막의 휘도가 가장 높은 것으로 보아 조성물이 약알칼리성 액성일 때 특성을 갖는 스크린막이 형성됨을 알 수 있었다.

얻어진 각 스크린막의 휘도는 80%(실시예 2), 90%(실시예 3) 및 100%(실시예 4) 였다.

본 발명자는 상기 필르밍막 형성후 막의 상부에 옥살산 암모늄 수용액을 소량 스프레이 하고 알루미늄막을 형성한 결과 알루미늄 부풀음 현상이 제거됨을 확인할 수 있었다.

[실시예 5]

실시예 1과 동일한 방법으로 수행하되 38.9%ECA 수용액을 고형분의 양으로 30 중량% 사용하고 순수를 70 중량%로 하여 필르밍액 조성물을 제조하였다.

이후 필르밍막, 알루미늄 증착막을 형성하고 프릿트 실링을 수행하였다.

프릿트 실링을 수행한 결과, 고형분의 양이 많아서 실링 상태가 약간 불량하여 크랙이 발생하며 알루미늄 부풀음 현상도 관찰되었다.

[실시예 6~8]

실시예 2와 동일한 방법으로 수행하되 증점제로서 G110(Rohm & Haas 사제, 일본)을 고형분 양으로 각각 0.01 중량%(실시예6), 0.2 중량%(실시예 7) 및 2.0 중량%(실시예8) 가하고 pH는 모두 8로 조절하여 필르밍액 조성물을 제조하였다.

이후 필르밍막, 알루미늄 증착막을 형성하고 프릿트 실링을 수행하였다.

프릿트 실링을 수행한 결과, 증점제의 양이 0.01 중량%인 경우에는 필르밍액의 점도가 약 2cps가 되며, 증점효과가 미약하여 알루미늄 부풀음 현상이 크게 개선되지는 않음을 알 수 있었다. 한편, 증점제의 양을 2.0 중량%로 한 경우에는 필르밍액의 점도가 너무 높아져서(약 10cps) 필르밍액의 도포 특성이 크게 만족스럽지 않으며, 필르밍막의 균일도가 떨어지고, 이에 따라 휘도가 약간 떨어지게 됨을 확인할 수 있었다.

증점제의 첨가량을 0.2 중량%로 한 경우가 가장 적당하여 도포성이 우수하며 휘도가 105%로서 5% 향상되고, 프릿트 실링 상태가 양호하며, 알루미늄 부풀음 현상도 없음을 관찰할 수 있었다.

얻어진 각 스크린막의 휘도는 각각 95%(실시예 6), 105%(실시예 7) 및 80%(실시예 9)였다.

상기 각 실시예어서 사용한 원료물질의 성분비 및 제조된 필르밍액 조성물의 pH, 스크린막의 휘도 측정 결과를 다음 표1에 나타내었다.

[표 1]

상기 각 실시예로부터 본 발명의 필르밍액 조성물은 아크릴 에멀전 고형분의 양이 약 15중량%이고, 액성이 약알칼리성 일 때 우수한 효과를 나타내며, 증점제나 옥살산암모늄을 첨가하여 제조했을 때 막의 평탄도가 향상되고 알루미늄 부풀음 현상이 감소되어 더욱 우수한 효과를 나타낸다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 필르밍액 조성물을 사용하여 스크린막을 제조하는 방법을 기존의 조성물을 사용하여 스크린막을 제조하는 경우와 비교하면 다음과 같은 잇점이 있다.

먼저, 종래의 수계 필르밍액 조성물을 사용하는 경우와 비교시, 필르밍막을 형성한 후 이를 분해, 제거하기 위한 별도의 소성공정을 생략할 수 있으며, 이에 따라 공정시간을 2시간 이상 단축할 수 있을 뿐 아니라, 소성로가 필요치 않아 경비도 크게 절감할 수 있게 된다.

또한 종래의 유성계 조성물을 사용하여 스크린막을 제조하는 경우와 비교하면 소성공정의 생략은 두가지 방법 모두에서 동일하게 가능하지만, 기존의 락커 사용시 가장 큰 단점으로 지적되던 위험한 용매의 사용이 없고,이에 따라 비싼 설비가 필요치 않다는 잇점이 있다. 또한 락커법에 의하면 온도, 습도 등의 분위기에 따른 수율 산포가 크지만, 본 발명의 조성물은 온도, 습도등에 둔감하기 때문에 수율 산포가 작다. 뿐만 아니라 공정구간이 짧아지므로 공정관리가 용이하고 설비비도 약 1/100정도로 절감할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 필르밍액 조성물을 사용하여 스크린막을 제조하게 되면 종래의 수계 및 유성계 조성물을 사용하는 경우 각각 야기되는 문제점이 모두 해결되어 용이한 방법으로 우수한 특성을 갖는 스크린막을 제조할 수 있게 된다.

Claims (10)

1. 음극선관용 스크린막의 금속막을 형성하기 위한 중간막으로서의 필르밍막을 형성하기 위한 필르밍액 조성물에 있어서,

   상기 필르밍액 조성물이 주성분으로서 분자량 150만~250만이고, 열분해 개시온도가 200~220℃인 아크릴 에멀전을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 필르밍액 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 에멀전이 MMA(methyl metacrylate), BMA(buthyl metacrylate), EA(ethyl acrylate), MAA(methyl acrylic acid)의 공중합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 필르밍액 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 필르밍액 조성물에서 아크릴 에멀전의 함량이 조성물 총량을 기준으로 할 때 고형분의 양으로 5.0~30 중량%인 것을 특징으로 하는 필르밍액 조성물.
4. 제1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 필르밍액 조성물의 액성이 약알칼리성인 것을 특징으로 하는 필르밍액 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 필르밍액 조성물에 증점제가 더 포함된 것을 특징으로 하는 필르밍액 조성물.
6. 제5항에 있어서, 상기 증점제가 폴리아크릴 용액으로서, 조성물 총량을 기준으로 할 때 고형분의 양으로 0.01~2.0중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 필르밍액 조성물.
7. 블랙 매트릭스가 형성된 패널의 내면에 형광막층을 형성하는 단계:

   상기 형광막층의 상부에 분자량 150만~250만이고, 열분해 개시온도가 200~220℃인 아크릴 에멀전을 주성분으로 하는 필르밍액 조성물을 도포 및 건조하여 필리밍막을 형성하는 단계 ; 및

   상기 필르밍막의 상부에 금속막을 형성하는 단게를 포함하는 스크린막의 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 필르밍액 조성물에 증점제로서 폴리아크릴 용액이 더 포함된 것을 특징으로 하는 스크린막의 제조방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 형광막층의 상부에 필르밍액을 도포한 후 미량의 옥살산암모늄 용액을 스프레이 하는 것을 특징으로 하는 스크린막의 제조방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 필르밍막을 별도의 소성공정없이 이후 프릿트 실링 단계에서 분해, 제거하는 것을 특징으로 하는 스크린막의 제조방법.