KR19980048359A - 음극선관 및 그 제조방법 - Google Patents

음극선관 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음극선관 및 그 제조방법을 개시하고 있다. 상기 음극선관의 제조방법은 음극선관의 패널 상부에 투명도전성 입자 및 용매를 포함하는 제1조성물을 도포하는 단계; 상기 결과물상에 금속 알콕사이드(M1(OR)4), 금속(M2) 미립자 또는 이 금속 미립자를 포함하고 있는 금속염(M2X), 촉매 및 용매를 함유하는 제2조성물을 도포 및 건조한 다음, 열처리하여 투명도전막을 형성하는 단계; 및 투명도전막이 형성된 음극선관 패널과 밴드사이에 구리 테이프를 접지하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 스퍼터링 장치 등과 같은 고가장비를 사용하지 않고서도 저렴한 제조비용으로 전자파를 TCO 규격 이하로 차폐할 수 있는 음극선관을 제조할 수 있게 된다.

Description

음극선관 및 그 제조방법
본 발명은 음극선관 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하기로는 전자파 차단 효과가 매우 우수한 전자파 차폐막을 갖는 음극선관과 이를 저렴한 제조비용으로 제조하는 방법에 관한 것이다.
통상적으로 칼라 음극선관은 도 1에 도시된 바와 같이 내면에 형광막(11)이 형성된 패널(10), 이 패널(10)의 내부에 형광막 (11)과 소정간격 이격되도록 설치되며 섀도우마스크(12)와 이를 지지하는 프레임(13)으로 이루어진 섀도우마스크 프레임 조립체 (14), 및 상기 패널(10)과 봉착되는 것으로 그 네크부(15)에 전자총(16)가 봉입되고 그 콘부(19)에 편향요오크(17)가 설치된 펀넬(18)을 구비하여 구성된다.
이와 같이 구성된 칼라 음극선관은 상기 네크부(15)에 장착된 전자총(16)으로부터 방출된 전자빔이 편향요오크(17)에 의해 선택적으로 편향되어 색선별기능을 가지는 섀도우마스크(12)의 전자빔 통과공을 통과하여 형광막(11)의 각 형광점에 랜딩됨으로써 화상을 형성하게 된다.
그런데 영상을 재생하기 위한 상기 패널 (12)의 스크린면은 매끄러운 유리면으로 되어 있어 주위로부터 입사되는 광이 정반사되므로 형광막 (13)의 발광에 의해 형성된 화면의 휘도가 상대적으로 저하되는 현상이 나타나게 된다. 즉, 외광이 패널의 외면에 입사되면 패널의 외표면에 외광에 의한 잔상이 형성되므로 재생된 화면과 잔상이 중첩되어 휘도 및 화면의 해상도가 저하되는 것이다.
또한 상기 패널 (10)의 외표면에는 전자빔 즉, 빔전류가 충돌되므로 음극선관의 동작중이나 동작후 전하가 축적된다. 이에 따라 패널의 외표면에는 먼지 등이 부착될 뿐만 아니라, 작동자가 이에 접촉시 전기적 쇼크를 받을 수 있게 되므로 대전방지를 위한 특별한 조치를 필요로 한다. 따라서 음극선관 패널 (10)상에는 대전방지막을 형성하는 것이 통상적이다.
한편, 최근 모니터 등의 기기에서 나오는 전자파가 인체에 매우 유해한 영향을 미친다는 사실이 보고된 이래, 전자파에 대한 규제가 점차 강화되고 있는 추세이다. 즉 모니터에서 발생하는 전자파를 스웨덴 사무노동조합 (the swedish confederation of professional employees : 이하 TCO)에서 정한 규격으로 규제하고 있다. 따라서 TCO 규제에 대응할 수 있는 음극선관을 얻기 위하여 전자파를 줄이는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
전자파를 줄이는 하나의 방법으로서, 음극선관 패널 표면상에 소정 저항값을 갖는 투명도전막을 형성하는 방법이 있다.
상기 투명도전막은 일반적으로 스퍼터링법, 증착법, 이온빔법 등을 이용하여 제조된다. 이러한 방법에 따라 형성된 투명도전막은 그 제반특성이 전반적으로 우수한 편이지만, 제조공정중 진공장치 등과 같은 고가의 설비를 필요로 하므로 제조단가가 비싸고, 400℃ 이상의 고온에서 소성해야 한다. 따라서 이 방법에 따라 제조된 투명도전막은 200℃ 정도의 낮은 온도에서 소성해야 하고 저렴한 제조비용을 요구하는 표시장치 특히 음극선관의 전자파 차폐막으로 적용하기에는 실질상 적합하지 않다.
전자파를 줄이는 다른 방법으로서, 모니터 회로에 전자파를 감소시키는 역펄스회로를 별도로 설치하는 방법이 있다. 그런데 이 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 역펄스회로를 설치하는 제조공정이 한 단계 추가되므로 제조공정이 늘어나고 이로 인하여 제조단가가 상승된다.
둘째, 모니터마다 회로가 약간씩 달라서 전자파 차폐력이 일정하지 못하다.
모니터에서 발생하는 전자파는 일반적으로 음극선관 패널 표면의 저항과, 이 패널 표면과 밴드 사이를 접지하는 물질(접지 테이프)의 종류, 상기 접지 테이프의 길이 등에 따라 그 발생량이 달라진다.
이에 본 발명자들은 많은 연구 끝에 상기 인자들을 적절히 조절하여 저렴한 처리비용으로 전자파 차폐력이 우수한 음극선관을 제조하기에 이르렀다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 패널상에 저저항인 투명도전막을 형성하고 접지 테이프 재료 및 길이를 제어함으로써 전자파를 효과적으로 차단할 수 있는 음극선관의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 방법에 따라 형성된 음극선관을 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 음극선관의 구조를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 투명도전막의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 3은 접지 테이프가 부착된 상태의 음극선관의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 21, 31...패널12... 섀도우마스크
13... 프레임14... 섀도우마스크 프레임 조립체
15... 네크부16... 전자총
17... 편향요오크18... 펀넬
19... 콘부22... 투명 도전성 입자
23... 금속 알콕사이드의 가수분해 산물(금속 산화물)
24... 금속 미립자
32... 패널의 무효화면33... 패널의 유효화면
34... 밴드(band)35... 접지 테이프
본 발명의 첫번째 과제는 (a) 음극선관의 패널 상부에 투명도전성 입자 및 용매를 포함하는 제1조성물을 도포하는 단계; (b) 상기 결과물상에 금속 알콕사이드(M1(OR)4), 금속(M2) 미립자 또는 이 금속 미립자를 포함하고 있는 금속염(M2X), 촉매 및 용매를 함유하는 제2조성물을 도포 및 건조한 다음, 열처리하여 투명도전막을 형성하는 단계; 및 (c) 투명도전막이 형성된 음극선관 패널과 밴드사이에 구리 테이프를 접지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법을 제공함으로써 이루어진다.
본 발명의 두번째 과제는 상기 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 음극선관에 의하여 이루어진다.
본 발명은 패널 표면에 형성하는 투명도전막의 저항을 최소화하는 동시에 패널과 밴드를 접지하는 접지 테이프 재료 및 길이를 최적화하여 TCO 규격을 만족시키는 음극선관을 얻고자 하는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 음극선관의 제조방법을 설명하기로 한다.
먼저, 음극선관 패널상에 투명도전성 입자 및 용매를 포함하는 제1조성물을 도포한다. 이 때 패널상에 상기 조성물을 균일하게 도포하기 위하여 음극선관을 소정 회전수로 회전시키는 것이 좋다. 그리고 이후 건조단계를 실시하거나 또는 이러한 건조과정을 생략하여도 무방하다.
여기에서 투명도전성 입자로는 주석함유 산화인듐, 산화인듐티탄, 산화주석, 산화티탄, 산화안티몬 등의 금속 산화물을 사용하며, 투명도전성 입자의 입경은 음극선관의 휘도 및 해상도 저하를 방지하기 위하여 50 내지 150nm인 것이 적당하며, 특히 분산된 투명도전성 입자의 제조와 도포공정의 안정성을 고려해 볼 때 50 내지 120nm가 바람직하다.
용매로는 알콜, 케톤, 에스테르 등의 유기용매 또는 순수 등을 사용한다. 여기에서 상기 용매에 대한 투명성 미립자의 농도는 0.5 내지 5.0중량%인 것이 바람직한데, 이 범위의 농도일 때 도포성이 우수하기 때문이다.
이어서, 금속 알콕사이드(M1(OR)4), 금속(M2) 미립자 또는 이 금속 미립자를 포함하고 있는 금속염(M2X), 촉매 및 용매를 함유하는 제2조성물을 제조한다. 상기 제2조성물에는 환원제가 더 포함되기도 한다. 이 때 환원제로는 NaBH4, SnCl2, 글리콜류 및 케톤류중에서 선택되며, 함량은 금속 알콕사이드를 기준으로 하여 1×10-4내지 8×10-2몰%이다.
상기 제2조성물을 제1조성물이 도포된 패널상에 도포한 다음, 160 내지 300℃, 바람직하기로는 180 내지 200℃에서 30 내지 60분동안 열처리한다. 그리고 나서 이를 소성하면 음극선관 패널상에 도 2에 도시된 바와 같은 투명도전막이 형성된다.
여기에서 (21)은 패널, (22)는 투명 도전성 입자, (23)은 금속 알콕사이드의 가수분해 산물 (금속 산화물), (24)는 금속 미립자를 각각 나타내며, 이 도면으로부터 투명 도전성 입자 (22)간의 공극에는 금속 미립자 (24)가 존재하고 있음을 알 수 있다. 그 결과 이러한 투명도전막은 도전성이 매우 우수하다.
상기 금속 알콕사이드는 (M1(OR)4)로는 Si(OR)4, Ti(OR)4, Sn(OR)4및 Zr(OR)4(여기에서, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기임)중에서 선택된 하나를 사용하며, 그 중에서 실리콘 알콕사이드가 가장 바람직하다. 실리콘 알콕사이드의 예로는 테트라메틸 실리케이트, 테트라에틸 실리케이트, 테트라프로필 실리케이트, 테트라부틸 실리케이트 및 그들의 중합체 또는 각각의 알킬트리알콕시 실란을 사용할 수 있다. 이 때 용매에 대한 실리콘 알콕사이드의 농도는 0.5 내지 5.0중량%가 바람직하다.
금속(M2) 미립자는 Ag, Au, Pt, Cu, Ni, Pb, Co, Rh, Ru 및 Sn으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 사용하며, 그중에서도 공기중의 산소에 대하여 안정한 Au, Ag 및 Pt이 바람직하다.
상기 금속 미립자의 입경은 5 내지 90nm인 것이 적합하다. 만약 금속 미립자의 입경이 5nm 미만이면 도전성이 충분치 않고 입경이 90nm를 초과하면 투명성이 저하되어 바람직하지 못하다.
금속염(M2X)으로는 금속 염화물, 질산염, 술폰산염 등을 사용하는데, 물, 알콜, 케톤, 에스테르 등의 용매에 잘 용해되는 것이라면 모두 사용가능하며 특별히 제한되지 않는다.
상기 금속 미립자 (M2)와 금속 알콕사이드(M1(OR)4)의 금속(M1)간의 혼합몰비 또는 금속염(M2X)의 금속(M2)과 금속 알콕사이드(M1(OR)4)의 금속(M1)간의 혼합 몰비는 0.01:1 내지 0.2:1가 바람직하다. 만약 상기 금속(M2)과 금속(M1)간의 몰비가 0.01:1 미만이면 도전성 향상 효과가 미비하고, 상기 금속(M2)과 금속(M1)간의 몰비가 0.2:1를 초과하면 투명성이 현저히 저하되고 막강도가 저하되어 실용성이 없다. 상기 촉매는 금속 알콕사이드의 가수분해반응을 촉진시키는 역할을 하는 것으로서, 염산, 질산 등과 같은 산(acid)이 사용된다. 이 때 촉매의 함량은 금속 알콕사이드를 기준으로 하여 0.01 내지 0.04몰%이다.
그 외표면상에 투명도전막이 형성되어 있는 패널과 밴드사이에 구리 테이프를 접지한다. 이러한 접지상태는 도 3에 도시되어 있다.
이를 참조하면, 음극선관 패널 (31)의 유효화면 (33)과 무효화면 (32)상에 투명도전막(미도시)이 형성되어 있다. 그리고 상기 투명도전막과 밴드 (34)간에 구리 테이프 (35)로 접지되어 있다.
상기 접지 테이프의 길이 (ℓ) 는 투명도전막의 저항에 따라 적절히 조절한다. 즉, 투명도전막의 저항이 소정값보다 커지면 접지 테이프의 길이를 길게 하고, 저항이 낮아 도전성이 좋으면 접지 테이프의 길이를 짧게 하여도 무방하다.
TCD에서는 하기 표 1에서와 같이 전기장과 자기장에 대하여 밴드 Ⅰ (BAND Ⅰ: 5Hz∼2kHz), 밴드 Ⅱ (BAND Ⅱ: 2∼400kHz)로 구분하여 그 규격을 마련해 놓고 있다. 이 때 전자파는 모니터로부터 약 30cm 떨어진 위치에서 측정하였다.
항 목 규격
전기장 BAND Ⅰ 10V/m
BAND Ⅱ 1V/m
자기장 BAND Ⅰ 200nT
BAND Ⅱ 25nT
그러나 본 발명에 따르면 타영역뿐만 아니라 상기 영역에서의 전자파 차폐 효과가 매우 우수하다.
이상기 항목가운데, 전자파 차폐가 가장 어려운 영역은 전기장의 밴드 Ⅱ 영역이다. 하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
약 80nm의 평균입경을 갖는 주석이 도핑된 산화인듐미립자 (이하 ITO) 1.5g을 메탄올 20g, 에탄올 67.5g 및 n-부탄올 10g의 혼합용매에 분산시켜 제1조성물(도포액 A라 칭함)을 제조하였다.
테트라에틸 오르토실리케이트(tetraethyl orthosilicate) 4.5g을 메탄올 30g, 에탄올 50g, n-부탄올 12g 및 순수 4g의 혼합용매와 혼합하고, 여기에 질산 0.6g 및 질산은(AgNO3) 0.3g을 첨가하고 실온에서 약 24시간동안 교반하여 제2조성물(도포액 B라 칭함)을 준비하였다.
깨끗하게 세정된 17〃모니터용 브라운관을 약 90rpm으로 회전하면서 상기 도포액 A 50㏄를 붓고 유리기판의 회전속도를 약 150rpm으로 상승시켰다. 그리고 나서, 도포액 B 60㏄를 붓고 도포액 A와 동일한 방법으로 도포하였다. 이어서, 상기 결과물을 건조한 다음, 200℃에서 약 1시간동안 소성하여 투명도전막을 형성하였다.
투명도전막이 형성된 음극선관에 있어서, 패널의 무효화면과 밴드면을 구리테이프로 접지하여 모니터를 제작하였다.
실시예 2
약 80nm의 입경을 갖는 주석이 도핑된 산화인듐미립자 (이하 ITO) 3.0g을 메탄올 20g, 에탄올 67.5g 및 n-부탄올 10g의 혼합용매에 분산시켜 제1조성물(도포액 A라 칭함)을 제조하였다.
테트라에틸 오르토실리케이트(tetraethyl orthosilicate) 4.5g을 메탄올 30g, 에탄올 30g, n-부탄올 12g 및 순수 4g의 혼합용매와 혼합하고, 여기에 질산 0.5g 및 클로로금산(chlorocauric acid: HAuCl4·4H2O) 0.2g을 첨가하고 실온에서 약 30시간동안 교반하여 제2조성물(도포액 B라 칭함)을 준비하였다.
깨끗하게 세정된 17〃모니터용 브라운관을 약 90rpm으로 회전하면서 상기 도포액 A 50㏄를 붓고 유리기판의 회전속도를 약 150rpm으로 상승시켰다. 그리고 나서, 도포액 B 60㏄를 붓고 도포액 A와 동일한 방법으로 도포하였다. 이어서, 상기 결과물을 건조한 다음, 250℃에서 약 1시간동안 소성하여 투명도전막을 형성하였다.
투명도전막이 형성된 음극선관에 있어서, 패널의 무효화면과 밴드면을 구리테이프로 접지하여 모니터를 제작하였다.
실시예 3
도포액 A의 조성 및 그 제조방법이 다른 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.
약 80nm의 입경을 갖는 주석이 도핑된 산화인듐미립자 (이하 ITO) 1.g을 메탄올 20g, 에탄올 67.5g 및 n-부탄올 10g의 혼합용매에 분산시켜 제1조성물(도포액 A라 칭함)을 제조하였다.
실시예 4
도포액 B의 조성에서 질산은을 첨가하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.
실시예 5
도포액 B 제조시, 환원제인 NaBH40.001g이 더 부가된 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.
비교예 1-5
접지 테이프로서 구리 테이프대신 알루미늄 테이프를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-5과 동일한 방법에 따라 실시하였다.
비교예 6
도포액 B 제조시, 질산은을 0.036g 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.
비교예 7
도포액 B 제조시. 질산은을 0.73g 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.
상기 실시예 1-5 및 비교예 1-7에 따라 제조된 음극선관에 있어서, 패널의 표면저항과 전계파 발생도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이 때 전자파는 모니터로부터 30cm 떨어진 위치에서 콤비노바(COMBINOVA)사 EFM 200으로 밴드 Ⅱ 영역을 측정하였다.
구분 표면저항(Ω/?) 전계파 발생도(V/m)
실시예 1 2.98×104 0.95
실시예 2 3.50×103 0.83
실시예 3 3.20×104 1.05
실시예 4 2.00×105 1.63
실시예 5 2.50×104 0.91
비교예 1 2.98×104 1.57
비교예 2 3.50×103 1.77
비교예 3 3.20×104 1.69
비교예 4 2.00×105 2.30
비교예 5 2.50×104 1.48
비교예 6 1.85×105 2.15
비교예 7 2.55×104 1.50
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1-5에 따라 제조된 음극선관은 표면저항이 작고 전계파 발생도가 작게 나타났다.
한편, 접지 테이프로서 알루미늄 테이프를 사용한 비교예 1-5에 따라 제조된 음극선관은 접지 테이프로서 구리 테이프를 사용한 실시예 1-5의 경우보다 전자파 발생도가 큰 것으로 볼 때 구리 테이프가 알루미늄 테이프보다 접지 효과가 우수하다는 알 수 있었다. 그리고 비교예 6-7에 따라 제조된 음극선관은 그 표면저항이 불량하였고, 전계파 발생도는 1.50 내지 2.15 V/m이었다.
본 발명에 따르면, 스퍼터링 장치 등과 같은 고가장비를 사용하지 않고서도 저렴한 제조비용으로 전자파를 TCO 규격 이하로 차폐할 수 있는 음극선관을 제조할 수 있게 된다.

Claims (17)

  1. (a) 음극선관의 패널 상부에 투명도전성 입자 및 용매를 포함하는 제1조성물을 도포하는 단계;
    (b) 상기 결과물상에 금속 알콕사이드(M1(OR)4), 금속(M2) 미립자 또는 이 금속 미립자를 포함하고 있는 금속염(M2X), 촉매 및 용매를 함유하는 제2조성물을 도포 및 건조한 다음, 열처리하여 투명도전막을 형성하는 단계; 및
    (c) 투명도전막이 형성된 음극선관 패널과 밴드사이에 구리 테이프를 접지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2조성물에 환원제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 환원제가 NaBH4, SnCl2, 글리콜류 및 케톤류로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  4. 조방법제2항에 있어서, 상기 환원제의 함량이 금속 알콕사이드를 기준으로 하여 1×10-4내지 8×10-2몰%인 것을 특징으로 하는 음극선관의 제.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계에서 열처리가 160 내지 300℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2조성물의 금속(M2) 미립자 또는 이 금속 미립자를 함유하고 있는 금속염(M2X)에서, 금속(M2)이 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 납(Pb), 코발트(Co), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 금속알콕사이드(M1(OR)4)가 Si(OR)4, Ti(OR)4, Sn(OR)4및 Zr(OR)4(여기에서, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기임)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1조성물에서 투명도전성 입자의 입경이 5 내지 120nm인 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 금속 미립자 (M2)와 금속 알콕사이드(M1(OR)4)의 금속(M1)간의 혼합몰비 또는 금속염(M2X)의 금속(M2)과 금속 알콕사이드(M1(OR)4)의 금속(M1)간의 몰비가 0.01:1 내지 0.2:1인 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 금속(M2) 미립자의 입경이 5 내지 90 nm인 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 제1조성물을 도포한 다음, 건조공정을 거치는 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 용매에 대한 투명도전성 입자의 농도는 0.5 내지 5.0중량%인 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 용매에 대한 금속 알콕사이드의 농도는 0.5 내지 5.0중량%인 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제2조성물의 금속염(M2X)이 금속 염화물, 질산염 및 술폰산염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 촉매가 염산 및 질산으로 이루어진 군으로부터 선택된 산(acid)인 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 촉매의 함량이 금속 알콕사이드를 기준으로 하여 0.01 내지 0.04몰%인 것을 특징으로 하는 음극선관의 제조방법.
  17. 제1항 내지 제16항중 어느 한 항에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 음극선관.
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