KR100382844B1 - 금속화한 발광 스크린의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따라 음극선관용의 금속화한 발광 스크린의 제조 방법이 제공되는데, 이 방법은 패널의 면판(10)의 내면에 적어도 하나의 형광층(12, 13, 14)을 적층하여 상기 발광 스크린을 형성하는 단계와, 상기 형광층에 라커로 구성되는 서브 층(sub-layer)을 적층하는 단계와, 상기 서브 층을 건조시켜 필름(15)을 형성하는 단계와, 아크릴/스티렌 공중합체의 수용액으로 상기 필름을 적어도 부분적으로 코팅하는 단계와, 상기 공중합체 코팅(16)을 건조시키는 단계와, 상기 공중합체 코팅에 금속층(18)을 적층하는 단계와, 상기 음극선관 패널을 베이킹하여, 상기 발광 스크린과 필름 및 공중합체 코팅에 함유된 유기 재료를 제거하는 단계를 포함한다.

Description

금속화한 발광 스크린의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A METALLIZED LUMINESCENT SCREEN}

본 발명은 음극선관(CRT)용 패널 상에 금속화한 스크린(metallized screen)을 제조하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로 설명하면 내부 패널면 전체에 걸쳐, 예컨대 형광(phosphor) 영역, 블렌드 반경부(blend radius) 및 측벽에 금속 표면 결함이 없는 알루미늄 코팅을 얻기 위한 방법에 관한 것이다.

금속층의 주 목적은 스크린에서 발생된 모든 빛이 패널의 유리 면판을 향하도록 하여 음극선관의 밝기(brightness)를 최대로 하기 위하여, 형광 스크린의 배면(back surface)에 경면(鏡面) 반사 특성을 부여하는 것이다. 이러한 특징을 달성하기 위해서는 상기 금속층에 블리스터(blisters), 크랙 또는 구멍과 같은 결함이 없어야 한다. 당업계에 공지된 바와 같이, 상기 금속층의 반사 특성은 먼저 필름 형성 특징이 있는 하나 이상의 유기층(organic layers)[라커(lacquer)]을 내부 패널면에 적층하고, 다음에 상기 금속층을 적층하며, 마지막으로 음극선관의 베이킹(bakeing) 중에 휘발에 의해 상기 유기층을 제거함으로써 달성한다. 상기 유기 재료가 분해됨으로써 나오는 가스는 상기 금속층을 통해 빠져 나가 블리스터를 형성할 수 있는데, 이는 금속층의 반사도를 감소시킨다. 베이킹 단계 후에, 특히 패널 측벽에서 금속층의 플레이크(flaking) 현상이 일어나, 음극선관 내부에 바람직하지 않은 전도성 입자가 생성될 수 있다. 종래에, 발광 표면에 적층된 금속층에서의 블리스터를 방지하기 위한 몇몇 금속화 방법이 개시되어 있다.

1974년 6월 28일 공고된 러너(Lerner) 등의 미국 특허 번호 제3,821,009호에는 음극선관 스크린을 알루미늄화하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 있어서, 옥살산 암모늄(ammonium oxalate), 벤조산 암모늄(ammonium benzoate), 아세테이트 암모늄(ammonium acetate), 질화암모늄(ammonium nitrate) 또는 구연산(citric acid)의 용액을 유기 베이스 기판(organic base substrate)에 도포한다. 이 코팅물은 건조되고 용질은 결정화되어, 알루미늄층을 뚫어 가스가 빠져나갈 수 있게 하는 니들(needles)을 형성한다. 상기 결정 용질은 음극선관의 베이킹 프로세스 중에 증발된다. 이 방법은 많은 수의 음극선관에 있어서 알루미늄층에 여전히 블리스터가 나타나기 때문에 완전히 만족스럽지 못하다는 단점이 있다.

1977년 5월 10일에 공고된 닐(Nill) 등의 미국 특허 번호 제4,022,929호에는 텔레비젼 수상관의 패널 내부를 알루미늄화하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 있어서, 라커 코트는 적어도 패널의 측벽에서 거칠게 되어야 한다. 이러한 거칠화(roughening)는 붕산(boric acid) 또는 탄산 암모늄(ammonium carbonate) 용액을 라커 코트에 분무(spray)하거나, 라커 코트를 적층하기 전에 샌드 블래스팅(sand blasting)에 의해 패널의 측벽을 거칠게 함으로써 달성할 수 있다. 이 방법은, 반(反)블리스터 분무와 금속화 단계 사이가 오래 지체되는 경우에, 아마도, 반블리스터 분무 효과를 크게 감소시키는 습기 때문에 블리스터가 발생된다는 단점이 있다. 제1 방법의 다른 단점은, 붕산이 형광 스크린에 과잉 분무(over-spray)되는 경우에, 붕산의 붕소가 Zn/Ag 청색의 형광체(blue phosphor)의 효율을 감소시켜 그 영향을 받은 형광체는 어두워지거나 노랗게 된다는 것이다. 제2 방법은 단점은 패널을 샌드 블래스팅 처리하기 때문에 추가 비용이 발생한다는 것이다.

1986년 5월 20일 공고된 지안카테리니(Giancaterini) 등의 미국 특허 제4,590,092호에는 칼라 텔레비젼 수상관의 스크린 내면을 알루미늄화하는 프로세스가 개시되어 있다. 이 프로세스에 있어서, 미세 결정을 형성하는 암모늄 테트라-보레이트(ammonium tetra-borate)(바람직하게는 수화된) 층이 유기층에 분무되고, 그 층은 알루미늄층을 뚫어 유기층의 베이킹 중에 가스가 배출되는 것을 도와준다. 이 방법은 잔여 베이킹 처리 후 음극선관의 빛 출력을 악화시키는 무수 붕산(boric anhydride)(B₂O₃) 잔류물이 형광층 상에 존재한다는 단점이 있다.

1993년 1월 12일에 공고된 파텔(Patel) 등의 미국 특허 번호 제5,178,906호에는 점착성(adhesion)을 증대시키고 블리스터를 방지하는 용액을 이용하여 음극선관용 형광 스크린을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 있어서, 콜로이드 실리카(colloidal silica), 포타슘 실리케이트(potassium silicate) 또는 소디움 실리케이트(sodium silicate) 용액을 유기층에 도포하여, 베이킹 중에 알루미늄 블리스터링을 방지하도록 미세한 구멍을 금속 코팅에 제공하는 거친 표면을 형성하고, 금속층의 하부면에의 점착성을 증대시킨다. 이 방법은 베이킹 처리 후에, 음극선관의 빛 출력을 감소시키는 실리카 또는 염(salts)이 형광 표면에 존재한다는 단점이 있다.

1996년 9월 17일에 공고된 사사(Sasa) 등의 미국 특허 번호 제5,556,664호에는 형광 스크린을 형성하는 방법이 개시되어 있는데, 이 방법에서는 옥살산, 옥살산 암모늄 또는 붕산의 중간 필름 용액을 라커층 단계 전에 형광층에 도포한다. 상기 용액은 증발되고 용질은 결정화되어, 알루미늄 두께를 감소시켜 유기층의 베이킹 중에 가스가 빠져나갈 수 있게 하는 불규칙한 층을 형성한다. 이 방법은 작업실의 주변 공기에서 허용되는 옥살산의 농도 한계가 낮기 때문에 환경적으로 위험하다는 단점이 있다.

전술한 방법에는 안전 및 환경 위험, 화학물의 잔류로 인한 음극선관의 밝기 감소, 알루미늄 표면의 질이 떨어지는 것을 비롯한 하나 이상의 단점이 있다. 본 발명은 금속 코팅의 표면 품질을 개선하고, 환경적으로 안전하며, 패널 내부에 있는 금속층의 블리스터링 및 플레이크를 방지하는 공중합체 아크릴/스티렌의 물을 기본으로 하는 용액(water based solution of copolymer acrylic/styrene)을 이용한 제조 방법을 제공하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라, 형광체 적층 프로세스, 필름 형성 프로세스, 공중합체 코팅, 금속(바람직하게는 알루미늄) 증착 후에 얻어진 패널의 코너를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라, 베이킹 프로세스 후에 얻어진 도 1에 도시한 것과 동일한 패널 코너를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 3은 3%의 붕산 용액을 분무하고 건조시킨 내부 유리 패널 표면의 전형적인 양태를 나타내는 확대 사진이다.

도 4는 0.1% 공중합체 아크릴/스티렌 용액을 분무하고 건조시킨 내부 유리 패널 표면의 전형적인 양태를 나타내는 확대 사진이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 면판

12, 13, 14 : 형광층

15 : 필름

17 : 중공의 구(球)

18 : 금속층

적어도 하나의 형광층을 패널의 내면에 적층하여 발광 스크린(luminescent screen)을 형성한다. 다음에, 상기 스크린을 포함하는 패널을 최소의 필름 형성 온도를 초과하는 온도로 예열하고, 적어도 하나의 아크릴 필름 형성 수지 용액을 상기 스크린에 도포하고 건조시켜 상기 필름을 형성한다. 다음에, 아크릴/스티렌 공중합체 용액을 상기 아크릴 표면에 분무하고 금속 코팅을 적층한다. 다음에, 금속화한 스크린을 포함하는 패널을 상기 필름과 공중합체 용액이 휘발되는 온도 범위를 포함하는 미리 정해진 온도 상승 속도로, 베이킹 중에 가열한다.

첨부 도면 및 사진과 함께 다음의 상세한 설명 및 특허 청구의 범위를 참조함으로써 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따라 발광 스크린을 금속화하는 방법을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 유리 패널 면판(10)의 내면에는 3개의 형광 재료층, 즉 (녹색을 방출하는) 형광 재료층(12), (파란색을 방출하는) 형광 재료층(13), (붉은색을 방출하는) 형광 재료층(14)이 줄무늬처럼 연속하여 적층되어 있고 주기적으로 배치되어 발광 스크린을 형성한다. 형광층을 도포하기 전에, 종종 검은 매트릭스 패턴(black matrix pattern)(11)을 유리 패널에 적층한다. 이러한 광 흡수 재료의 목적은 각 형광 줄무늬를 검은 매트릭스 재료에 의해 서로 분리하여, 완성 음극선관에서의 컨트라스트(contrast)를 개선하기 위함이다. 다음에, 금속층의 표면을 매끄럽게 하기 위해, 적어도 하나의 라커 코팅을 도포하고 건조시켜 형광 표면 위에 필름(15)을 형성한다. 상기 라커 코팅은 패널을 회전시킴으로써 패널의 내면 전체를 덮는데, 이는 라커가 패널의 내부 블렌드 반경부 및 측벽에 코팅되게도 한다. 라커 베이스는 이러한 목적을 위한 임의의 종래 형태일 수 있고, 에멀션 또는 분무 필름 형성과 같은 공지의 필름 형성 프로세스에 의해 도포될 수 있다. 다음에, 알루미늄 블리스터링 및 플레이크를 방지하기 위하여, 아크릴/스티렌 공중합체의 물을 기본으로 하는 용액을 상기 매끄러운 필름(15) 상에 도포한다.

상기 공중합체 용액은 분무 처리에 의해 패널에 분산된다. 상기 용액을 분무하는 것은 종래의 방법인데, 왜냐하면 그 방법은 패널을 처리하는 데 요구되는 매우 작은 양의 공중합체 물질을 정확히 제어할 수 있게 하기 때문이다. 예를 들면, 평균 대각선 치수가 27"인 패널을 처리하는 데 요구되는 공중합체의 중량은 0.2 mg 내지 2 mg이다. 30℃ 부근의 필름 형성 온도 때문에 아크릴 지지는 공중합체의 스티렌 부분을 상기 매끄러운 필름(15)에 고정하는 층을 형성하는 데에 가장 좋은 방식으로 보인다. 상기 공중합체 용액은 패널의 온도가 50℃ 부근에 있을 때 도포되기 때문에, 라커 건조 단계 후에 그 자체로 건조된다.

상기 아크릴/스티렌 공중합체의 물을 기본으로 하는 용액을 패널의 내면, 보다 구체적으로는 패널의 블렌드 반경부(21) 및 측벽(20)을 덮는 필름 부분에 도포한다. 상기 공중합체는 금속층에 구멍을 제공하고, 금속층의 패널 유리 표면에의 점착성을 개선한다. 공중합체가 없을 경우, 상기 패널 유리 표면은 너무 매끄러워 금속층을 유지할 수 없고, 추가의 베이킹 프로세스 단계 중에 블렌드 반경부(21) 및 측벽(20)에서 블리스터가 보다 쉽게 발생할 수 있는데, 왜냐하면 금속층에는 유기 가스가 빠져 나가게 하는 충분한 구멍이 없기 때문이다.

상기 공중합체는 HP 1055, HP-91, OP-842M, OP-96, OP-90E라고 알려진, 롬 앤드 하스(Rhom Hass)에서 판매하는 ROPAQUE불투명 중합체 그룹에서 선택할 수 있다. 공중합체 용액의 예를 이하의 표에 나타내었다.

재료	농도	양 ×10kg
탈이온수	q.b. to 100%	9997g
공중합체	30 ppm	3g

상기 공중합체 용액은 중공의 구(hollow spheres)(17)를 포함하는 얇은 층(16)을 형성한다. 다음에, 종래 기술, 예를 들면 1979년 12월 4일 공고된 솔니어(Saulnier)의 미국 특허 번호 제3,067,055호 또는 1988년 6월 1일에 공고된 솔니어의 미국 특허 번호 제3,582,390호에 개시된 것과 유사한 방식으로 상기 얇은 층에 금속층(18), 예컨대 알루미늄층을 적층한다. 중공의 구(17)의 직경은 금속층의 두께보다 약간 크다. 금속화한 후에, 유기물을 베이킹 하기 위해 상기 패널을 베이킹 오븐으로 보낸다.

베이킹 프로세스에서, 음극선관의 온도는 상승하기 시작한다. 공중합체 층의 온도가 110℃ 내지 140℃ 범위에 있을 때, 상기 중공의 구(17)는 터져(파열하여), 그 위에 놓인 금속층에 작은 구멍(19)이 형성된다. 상기 유기물의 분해는 보다 높은 온도에서 시작되고, 가스는 낮은 온도에서 형성된 작은 구멍(19)을 통해 보다 쉽게 빠져 나가게 되어, 금속의 블리스터링은 방지된다. 아크릴/스티렌 얇은 층(16)의 공중합체도 유기물 베이킹에 의해 제거된다는 것에 유념하여야 한다. 금속층에 형성된 많은 수의 미세 구멍은 금속을 부풀어 오르게 할 수 있는 가스의 국부적 과밀집도 방지하여 금속층의 금속이 플레이크 되는 것을 방지한다.

공중합체를 사용함으로써, 금속화된 층의 반사도 면에서 0.2 ㎛ 내지 3 ㎛ 범위의 직경으로 된 중공의 구에 의해 양호한 결과를 얻는다. 금속화한 층에 구멍을 제공할 때 상기 치수보다 작은 치수는 충분히 효과적이지 않은데, 이는 금속화한 층이 블리스터링될 가능성을 남겨 두게 된다. 상기 치수보다 더 큰 치수의 구는 상기 금속화한 층이 과도하게 거칠어지기 때문에 반사도가 나빠진다.

도 3과 도 4는, 패널을 종래의 방식으로 처리하였을 때[유기 필름(15)에 붕산을 분무한 경우, 도 3]와, 패널을 본 발명에 따라 처리하였을 때(도 4), 금속화 전에 패널 내면의 외관 차이를 나타낸다. 도 3에서, 패널을 붕산 분무하여 처리하였을 때 나타나는 큰 거친 영역(30)이 있음을 볼 수 있다. 도 4에서, 본 발명에 따라 아크릴/스티렌 용액 분무를 이용하여 얻은 표면(16)은 매우 작은 스티렌 구(17)로 인해 매우 매끄럽게 남아 있음을 볼 수 있다.

본 발명의 이점은 제조 프로세스 흐름과 관련이 있다. 이전에 이용된 패널 스크린 프로세스는 매트릭스 재료 도포, 형광체 도포, 라커 도포 및 붕산의 분무를 포함한다. 이러한 프로세스는 스크린 룸(screening rooms)이라고 지칭되는 백실(white rooms)에서 이루어진다. 다음에, 금속화 단계 전에 상기 패널을 저장한다. 이러한 스크린 프로세스는 스크린 단계 후 몇 일 후에 패널의 금속화를 허용하지 않는다. 예를 들면, 공장이 가동 중단되는 주말에, 붕산염 결정을 주변 공기의 습기에 노출시키면, 결정은 덜 날카로워지게 되어 금속화한 층에 구멍을 생성하는 그 기능을 수행할 수 없다. 본 발명에 따른 프로세스에 따르면, 아크릴/스티렌 공중합체의 수용액으로 분무시킨 패널은 금속화하기 전에 몇 시간 또는 몇 일이라도 주변 공기에 남겨 놓을 수 있다.

본 발명은 스티렌 중공의 구를 사용하는 것에 한정되지 않는다. 유기물 분해 시작 온도보다 낮은 250℃ 부근의 낮은 온도에서 터지는 다름 임의의 재료를 동일한 효과를 얻기 위해 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 음극선관용의 금속화한 발광 스크린 제조 방법은 금속 코팅의 표면 품질을 개선하고, 환경적으로 안전하며, 공중합체 아크릴/스티렌의 물을 기본으로 하는 용액을 이용하여 패널 내부에 있는 금속층의 블리스터링 및 플레이크를 방지한다.

Claims (5)

1. 음극선관용의 금속화한 발광 스크린의 제조 방법으로서,

   패널의 면판(10)의 내면에 적어도 하나의 형광층(12, 13, 14)을 적층하여 상기 발광 스크린을 형성하는 단계와,

   상기 형광층 상에 라커로 구성되는 서브 층(sub-layer)을 적층하는 단계와,

   상기 서브 층을 건조시켜 필름(15)을 형성하는 단계와,

   공중합체의 수용액으로 상기 필름을 적어도 부분적으로 코팅하여 공중합체 코팅(16)을 형성하는 단계와,

   상기 공중합체 코팅을 건조시키는 단계와,

   상기 공중합체 코팅 상에 금속층(18)을 적층하는 단계와,

   상기 패널을 베이킹하여, 상기 발광 스크린과 필름 및 공중합체 코팅에 함유된 유기 재료를 제거하는 단계를 포함하고,

   상기 필름을 코팅하는 상기 용액은 공중합체 중공의 구(球)를 포함하며, 이 중공의 구는 그 중공의 구(17)의 분해 온도보다 낮은 온도에서 파열하는 것

   인 음극선관용의 금속화한 발광 스크린의 제조 방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 필름을 코팅하는 상기 용액은 아크릴-스티렌 공중합체인 중공의 구를 함유하는 것인 음극선관용의 금속화한 발광 스크린의 제조 방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 구의 직경은 0.2 ㎛ 내지 3 ㎛의 범위에 있는 것인 음극선관용의 금속화한 발광 스크린의 제조 방법.
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 필름을 코팅하는 상기 용액은 중량%로 0.01% 내지 0.1%의 공중합체를 포함하고, 나머지는 물인 것인 음극선관용의 발광 스크린의 제조 방법.