KR19990079700A - 칼라음극선관용 새도우마스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라음극선관용 새도우마스크의 전자빔 조사면측에 전자빔 반사율이 큰 물질을 피막하여 도밍(doming)양을 저감하고, 열처리시 산화로 인한 피막층의 접착성 저하를 방지함으로써 캐소드의 방출수명 특성을 강화시킬 수 있는 새도우마스크의 제조에 관한 것이다.

이에 따른 본 발명의 구성은 음극선관에 내장되고 색선별 기능을 가지며 전자반사막을 갖는 새도우마스크에 있어서, 새도우마스크 표면에 텅스텐(W)분말, 알카리금속계 물유리, 폴리비닐 알코올(PVA)을 포함하는 현탁액 도료를 분사하여 전자반사막을 형성하는 공정과, 상기 얻어진 새도우마스크를 소성하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 음극선관용 새도우마스크의 제조방법으로 이루어진다.

Description

칼라음극선관용 새도우마스크의 제조방법

본 발명은 칼라음극선관용 새도우마스크에 관한 것으로, 특히 새도우마스크의 전자빔 조사면측에 전자빔 반사율이 큰 물질을 피막하여 도밍(doming)양을 저감하고, 열처리시 산화로 인한 피막층의 접착성 저하를 방지함으로써 캐소드의 방출수명 특성을 강화할 수 있는데 적합한 새도우마스크의 제조에 관한 것이다.

칼라음극선관은 도 1에 도시한 바와 같이, 내측면에 적, 녹, 청의 형광막(3)이 형성된 판넬(1)과 내측면에 전도성을 갖는 흑연이 도포된 펀넬(2)이 융착글라스로 서로 봉합되어 지며, 펀넬의 네크부(4)에 전자빔(5)을 발생시키는 전자총(6)이 장착되어 있고, 판넬(1)의 내측에는 색선별 전극인 새도우마스크(7)가 프레임(8)에 의해 지지되어 있다.

그리고 펀넬의 외주면에는 전자빔을 좌우로 편향시켜주는 편향요크(9)가 장착되며, 새도우마스크(7)가 결합된 프레임 뒤쪽에는 인너쉴드(10)(inner shield)가 장착되어 있다.

이렇게 구성된 칼라음극선관은 전자총에서 방출된 3개의 전자빔이 편향요크(9)에 의해 형광막(3)의 전면을 주사하도록 편향되어 새도우마스크(7)에 도달한다.

이 새도우마스크(7)은 3개의 전자빔이 각각에 대응하는 R, G, B 형광체 스트라이프 또는 돗트면에 충돌하도록 하기 위한 색선택 기능을 갖는다.

새도우마스크(7)의 슬릿과 형광막(3)의 스트라이프 또는 돗트의 위치관계는 본래 정확하게 대응하도록 설정되어 있지만, 칼라브라운관의 실제 동작에 있어서는 전자총(6)에서 방출된 전자빔중 약 80%가 새도우마스크(7)에 충돌해서 차단되어 새도우마스크(7)에 불필요한 열에너지를 가하게 되어 새도우마스크(7)를 승온시킨다.

그 결과, 새도우마스크(7)가 열팽창에 의해 변형되고, 정확하게 대응하도록 설정되어 있는 새도우마스크(7)의 슬릿과 형광체 스트라이프 또는 돗트의 위치관계가 어긋나서 생기는 색번짐현상, 소위 도밍(Doming)현상이 발생되어 화질이 저하되는 문제가 생긴다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래에는 새도우마스크(7)의 전자빔 조사면에 새도우마스크(7)를 구성하는 물질보다 전자빔의 반사율이 큰 물질로 이루어진 전자빔 반사피막을 형성하였다.

미국특허 3,562,518에서는 새도우마스크의 전자빔 조사면에 두께가 20㎎/㎠으로 Bi₂O₃와 유리로 전자반사막을 성형하는 것이 제안되었으며, 일본공개특허 55-76553에는 W, Pb, Bi를 함유하는 전자반사층을 10㎛정도 도포하여 전자반사층을 형성하는 것이 제안되었으며, 한국공고특허 85-1589에서는 1㎛ 이하의 Bi₂O₃입자를 물유리와 함께 1㎎/㎠으로 도포하고 새도우마스크 구멍부분에는 0.2㎎/㎠으로 도포하는 것이 제안되었다.

한국공고특허 85-1589에서는 1㎛ 이하의 Bi₂O₃미립자를 사용하여 전자반사막을 형성할 경우 1㎛ 이내로 도포되면 전자반사효과가 크지 않기 때문에 도우밍 효과가 20% 정도밖에 나타나지 않는다.

하지만, 미국특허 3,562,518에서는 전자반사 효과는 있지만 5㎎/㎠ 이상 스프레이 하여 도포할 경우 마스크 구멍막힘이 발생되기 쉽기 때문에 현실적으로 사용하기 어려운 점이 있으며, 일본공개특허 55-76553에서도 W, Pb, Bi를 함유하는 전자반사층을 10㎛정도 도포하면 전자반사 효과가 있지만 2 내지 3㎛ 이상의 두께에서는 전자반사효과는 동일해지고 4㎛ 이상 도포할 경우 새도우마스크 구멍막힘이 발생되기 때문에 현실성이 적다고 명시되어 있다.

이 전자빔 반사피막을 형성하는 방법은 일반적으로 전자반사물질과 바인더(Binder) 및 적량의 순수와 분산제를 첨가하고 분사기를 이용하여 분산처리한 다음새도우마스크에 분무(SPRAY)방식을 이용해 도포하고 자연건조한후, 450℃의 로에서 열처리하는 통상의 칼라브라운관의 제조공정에 투입하여 제조하고 있다.

이상과 같은 종래의 칼라브라운관의 새도우마스크의 제조방법에 의하면, 새도우마스크의 도밍현상 방지를 위한 전자반사 물질로서 산화텅스텐(WO₃)를 이용할 경우는 도포시 물을 많이 함유하여 건조 과정에서 산화텅스텐 표면에 흡착된 물이 증발되면서 binder와의 결합력이 약해져 건조후 막의 강도가 매우 약해지고, 열처리 하여도 막의 박리가 쉬워지는 문제가 생기고, 또 텅스텐(W)을 이용하여 도포할 경우 450℃ 정도의 프리트 실링 공정과 배기공정에서 각각 3시간 이하로 열처리가 되면 텅스텐(W)이 산화되어 그 부피가 늘어남에 따라 막의 박리가 일어나 브라운관의 캐소드가 심하게 오염되고, 캐소드의 방출수명특성을 저하시켜서 브라운관의 수명을 저하시킨다는 문제점이 발생되기 쉽다.

또 막의 박리로 인하여 공정상에서 Spray시 새도우마스크의 구멍(hole)이 막히거나 제조공정에서 막떨어짐으로 인한 방전불량 등의 품질적인 문제들이 발생되는 가능성이 높다.

도 2 및 도 3은 텅스텐의 산화정도를 알아보기 위해 측정한 결과로서, 열처리시간이 텅스텐의 분말특성에 미치는 영향을 고찰하기 위해 텅스텐 분말 자체를 용기에 담아 450℃의 온도에서 열처리(10분 ∼ 120분 구간별)하고 난 후 무게 및 비중을 측정한 것이다.

텅스텐은 그 산화수의 증가에 따라 검정색에서 회색, 자색, 청색 그리고 황색순으로 그 색이 변화한다는 것이 일반적으로 알려져 있다.

도 2 및 도 3에서와 같이 최초의 텅스텐 분말 비중이 16.32이고 120분간의 열처리후에는 그 비중이 8.97로서 열처리 시간이 증가할수록 산화수가 증가하여 비중이 점차 낮아지는 것으로 그 산화정도를 알 수 있다.

텅스텐의 산화를 방지할 목적으로 대한민국 특허공보 92-10659에서는 텅스텐을 이용한 전자반사막 형성 방법에 있어서 첫째, 텅스텐 분말에 산화하기 어려운 금속(1b족, 백금족 원소, 비스무트, 납, 니켈)을 피복 또는 첨가한 것에 의해 공기중에서 소성하는 피막의 제조공정에서의 텅스텐 분말의 산화를 억제하여 텅스텐을 주성분으로 하는 피막에 의한 반도밍 효과를 향상시키는 것과 둘째, 텅스텐 분말에 산화하기 쉬운 금속을 피복 또는 첨가한 것에 의해 공기중에서의 소성에 의한 피막의 제조공정에서 텅스텐 분말의 표면에 신속히 안정한 산화물층을 형성시켜서 텅스텐 분말 자체의 열산화를 억제하고 피막에 의한 반도밍효과를 향상시킬 수 있다는 것을 그 특징으로 한다고 명시되어 있다.

단, 여기서는 입자의 크기들이 명시되어 있지 않고, 각각 크기가 다른 두 개의 금속입자라면 균일한 코팅층을 형성하기 위해서는 분말의 균일한 혼합이 이루어져야 하고 이를 위해서는 각기 다른 두 금속 원소의 입자들의 평균입경을 균일하게 맞추어야 한다는 문제점들이 발생한다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 알카리 금속계 물유리를 이용하여 텅스텐 분말의 표면을 SiO₂로 피착함으로써 고온 열처리(400∼500℃)에 따른 산화가 일어나는 것을 방지하고 가스의 발생과 방전 특성에 문제가 없으면서 막의 접착력과 전자방사 특성이 우수한 전자 방사막을 갖는 새도우 마스크를 얻는데 그 목적이 있다.

도 1은 칼라음극선관의 구조도

도 2는 열처리 시간에 따른 텅스텐 분말의 무게변화를 나타낸 그래프

도 3은 열처리 시간에 따른 텅스텐 분말의 비중 변화를 나타낸 그래프

도 4는 텅스텐 분말에 알카리금속계 물유리를 20% 첨가시 열처리시간에 따른 무게변화를 나타낸 본 발명의 그래프

도 5는 텅스텐 분말에 알카리금속계 물유리를 40% 첨가시 열처리시간에 따른 무게 변화를 나타낸 본 발명의 그래프

도 6은 텅스텐 분말에 알카리금속계 물유리를 60% 첨가시 열처리시간에 따른 무게변화를 나타낸 본 발명의 그래프

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

7 : 새도우마스크

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 음극 선관에 내장되어 색선별 기능을 가지며 전자 반사막을 갖는 새도우 마스크에 있어서, 상기 새도우 마스크 표면에 텅스텐(W)분말, 알카리 금속계 물유리, 폴리비닐 알코올(PVA)을 포함하는 전자 반사 도료를 분사하여 전자 반사막을 형성하는 공정과, 상기 얻어진 새도우 마스크를 소성하는 공정으로 이루어진다.

상기 조성에서 텅스텐(W)분말은 전자 반사막 물질로서 이때의 입자 크기는 0.5∼3㎛ 범위로 함이 바람직하다.

알카리 금속계 물유리는 용액(Solution) 상태의 표면처리제로서 열처리에 의한 텅스텐의 산화 방지를 위해 첨가하는 것으로 텅스텐 분말 입자를 보호하는데, 이는 열처리후에도 SiO₂에 의한 텅스텐 입자의 표면 처리로 인해 텅스텐 입자의 산화를 방지한다.

또한 본 발명은 건조시 접착성을 유지하기 위해 폴리비닐 알코올(Poly Vinyl Alchol)을 첨가하여 사용한다.

텅스텐 입자 표면처리의 메카니즘은 다음과 같다.

알카리 금속계 물유리가 텅스텐 분말에 흡착되고 수용액의 PH가 10∼12가 되면 알카리 금속계 물유리는 가수분해가 된다.

일반적 화학식 : A₂OnSiO₂+(2n+1)H₂O=2A⁺+nSi(OH)₄+2OH^-

여기서 A는 알카리 금속계(ex : Na, K, Li 등)이고 n은 0.5∼10정도의 수준으로 한다.

위의 일반적 화학식처럼 가수분해가 일어나고 중합하여 복분자의 다중규산의 형태인 「nSi(OH)4」로 입자표면에 피착된다.

여기서 텅스텐(W)의 입자가 0.5㎛이하이면 분산성이 저하되고, 3㎛이상에선 Spray시 마스크 막힘의 문제가 발생되므로 입자 Size는 0.5∼3㎛의 것을 사용하는 것이 적당하다.

알카리 금속계 물유리의 함량은 텅스텐 분말 함량 대비 고형분을 30%∼90%로 하는데, 그 함량이 30%이하에서는 텅스텐(W)입자 전체에 대한 표면처리가 완전히 이루어지지 않아 열처리시 산화가 발생하는 문제가 있고, 90% 이상에서는 Spray액 점도의 상승으로 인해 노즐 막힘의 문제가 생긴다.

참고로 도 4∼6에서는 알카리 금속계 물유리의 함량을 각각 20%, 40%, 60%로 첨가하여 열처리 시간에 따른 무게 변화를 측정한 것이다.

또 건조시 접착력을 유지하기 위하여 폴리비닐 알코올(Poly Vinyl Alchol)을 첨가하는데, 그 함량이 텅스텐 분말 함량 대비 1%이하에서는 건조시 막떨어짐이 생기고, 텅스텐 분말 함량 대비 10%이상에서는 열처리시 그을림발생과 박리현상이 생기므로 사용 함량은 텅스텐(W) 분말 함량 대비 1∼10%로 하고,Spray시 막두께는 0.5∼5㎛로 형성하는데 0.5㎛이하에서는 전자반사막에 의한 도밍 저감 효과가 없게 되고, 5㎛이상에서는 마스크 막힘 등의 문제가 발생하므로 바람직하게는 1∼3㎛가 적당하다.

상기의 조건으로 그 점도가 3∼6cps로 혼합된 Spray액으로 새도우 마스크의 전자빔 조사면에 전자반사막을 형성하는데 있어서, Spray액의 분사량은 분당 6∼9ℓ/min의 분사량으로 그 압력을 맞추고 분사하여 상온에서 건조한 후 400∼450℃에서 3시간 이하로 열처리하여 전자 반사막을 형성시켜 칼라 브라운관을 제조한다.

다음은 실시예에 따라 설명한다.

실시예 1

먼저 순수 500g에 도밍 저감을 위한 전자 반사 물질로서 텅스텐(W)을 100g 투입한 후 이를 상온에서 분산시킨다.

다음으로 여기에 표면처리제로서 알카리 금속계 물유리로 28% 농도 K₂O₃,₉SiO₂160.7g과 폴리비닐 알코올(Poly Viny Alchol) 2g을 투입한 후 50℃의 온도에서 볼밀링(Ball milling)을 실시하고 이렇게해서 만들어진 Spray액으로 새도우 마스크의 전자빔 조사면에 Spray를 행하여 1㎛ 정도로 도포한다.

이와 같이하여 얻어진 새도우마스크를 기존의 칼라 브러운관 제조 공정에 투입하여 29" 칼라 브라운관을 제조하고 도밍특성과 접착성을 평가하였다.

도밍특성은 화면의 수평기준선의 끝지점에서 중앙 방향으로 3㎝지점에서 1시간동안 동작시키면서 새도우 마스크의 열팽창에 의한 도밍(Doming) 특성을 평가한 후 전자 반사막의 접착력 특성을 평가하였다.

접착력 평가는 폭2㎝, 길이3㎝셀로판 테이프를 부착하였다가 떼어내었을 때 테이프에 전자반사막이 문어나는 정도로 평가하였다.

또한 산하성은 접착력 평가시 막자체의 색으로서 평가한 결과 텅스텐 입자 자체의 색인 검정색으로 나타났다.

본 실시예 결과 도밍 특성은 전자반사막이 없는 칼라 브라운관과 비교할 때 도밍(Doming)양이 30% 감소하는 효과를 얻을 수 있었으며, 막의 접착력은 매우 양호한 것으로 나타났으며 브라운관 내부에서 생기는 가스로 인한 캐소드 방출 수명 시험을 실시한 결과 양호한 것으로 나타났다.

실시예 2

순수 500g에 텅스텐(W)을 100g 투입한 후 이를 상온에서 분산시킨다.

여기에 표면처리제로서 알카리 금속계 물유리 28% 농도 Na₂OSiO₂200g과 폴리비닐 알코올(Poly Vinyl Alchol) 2g을 투입하고, 이를 약 3시간 가량 볼밀링(Ball milling)시키고 이렇게해서 만들어진 spray액으로 새도우 마스크의 전자빔 조사면에 spray를 행하여 그 두께를 2㎛ 정도로 도포한 후 실시예1의 방법으로 평가한 결과 28%의 도밍저감효과와 점착력이 양호한 것으로 나타났으며 실시예1과 마찬가지로 브라운관 내부에서 생기는 가스로 인한 캐소드 방출 수명 시험을 실시한 결과 양호한 것으로 나타났다.

이상에서와 같이 본 발명은 새도우 마스크의 도밍 현상 방지를 위한 전자 반사 물질로서 텅스텐(W)을 사용하고, 표면처리제로서 알카리 금속계 물유리를 적용하여 전자 반사막을 형성함으로서 고온에서의 열처리에 따른 텅스텐 입자의 산화를 방지함으로서 막떨어짐으로 인한 Spray 불량 등의 품질적인 문제들이 해결될 수 있다.

또한 유기접착제로서 폴리비닐 알코올(Poly Vinyl Alchol)를 소량 첨가함으로서 건조시 접착성을 유지하여 고온에서 열처리시 알카리 금속계 물유리의 융착으로 인한 막 접착력을 높일 수 있다.

Claims (4)

1. 음극선관에 내장되고 색선별기능을 가지며 전자 반사막을 갖는 새도우 마스크에 있어서,

   새도우 마스크 표면에 텅스텐(W)분말, 알카리 금속계 물유리, 폴리비닐 알코올 (PVA)을 포함하는 현탁액 도료를 분사하여 전자 반사막을 형성하는 공정과,

   상기 얻어진 새도우 마스크를 소성하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   알카리 금속계 물유리를 텅스텐 함량대비 그 고형분이 30∼90 중량%임을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   현탁액이 PH가 10∼12 임을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   폴리비닐 알코올 (PVA)를 텅스텐 함량 대비 1∼10 중량% 사용함을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크의 제조방법.