KR20000009412A - 건식 전자사진식 음극선관 스크린 제조용 형광분체 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 호퍼 내의 형광체 분말의 양이나 압력에 관계없이 호퍼로부터 벤튜리관에 일정하게 형광분체를 공급하여 형광분체의 현상밀도를 균일하게 할 수 있는 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치를 제공한다. 그 형광분체 공급장치는, 호퍼로부터 벤튜리관, 형광체 공급관, 및 노즐을 개재하여 형광분체를 분출시킴으로써 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조방법으로 형광분체로 패널 면판의 광전도막에 현상시키기 위한 건식 전자사진식 스크린 제조방법의 현상공정용 형광분체 공급장치에 있어서: 호퍼내의 형광분체를 호퍼로부터 조절가능하게 공급하기 위한 게이트; 상기 게이트로부터 형광분체가 상면으로 공급되고 방사상으로 유동하도록 모터에 의해 회전하는 턴테이블; 그리고 상기 벤튜리관의 상부에서 상기 턴테이블의 외주 단부에 설치되어 형광분체를 일정량 벤튜리관으로 낙하,유동되게 하는 스크랩핑 플레이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치를 제공한다.

Description

건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치

본 발명은 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 음극선관의 건식 전자사진식 스크린 제조방법의 현상공정에 있어서 형광체 도포시 패널 내면에 대하여 형광분체의 도포밀도를 균일하게 도포할 수 있도록 균일하게 형광분체를 공급하기 위한 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치에 관한 것이다.

음극선관의 형광면(20)이 발색광 인성분과 같은 형광입자들을 포함하는 현탁액(slurry) 또는 빛흡수물질을 포함하는 현탁액을 도포하고 건조시켜 형성되는 종래의 습식 사진 석판술(photolithographic wet process)은, 고화질의 요구를 충족시키지 못할 뿐만 아니라 제조공정 및 제조설비가 복잡하여 제조비용이 크게 소요되며, 또한, 대량의 청정수 소모와 폐수발생, 인배출물, 6가 크롬감광체 배출 등 여러가지 문제점들을 안고 있다. 최근에 이러한 습식사진석판술을 개량한 전자사진식(electrophotographical) 스크린제조방법이 개발되었는데, 이 전자사진식 제조방법도 습식은 여전히 상술한 문제점들을 안고 있으며, 건식 제조방법에 의해서는 상술한 문제점들이 상당히 해소되었다.

그 대표적인 건식 전자사진식 스크린제조방법은 미국 특허 제 4,921,767호(1990년 5월 1일 특허됨)에 개시되어 있다. 그러나, 그 특허에서는 광전도막이 가시광선에 반응하는 염료를 포함하고 있어 암실작업이 불가피하며, 고착공정에서 적외선 가열에 의하고 있기 때문에 에너지 소모가 상당하다.

이에, 본 출원인은 광전도막을 자외선에 감응하는 광전도성 용액으로 형성함으로써 상기의 문제점을 해결하였다.

그 일예로, 본 출원인이 출원한 "음극선관의 스크린 제조방법"에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 2a 내지 도 2e는 상기 제조방법에 따른 각 공정을 개략적으로 도시한다. 도 2a는 면판(18)의 내면에 전도막(132)과 그 위에 광전도막(134)이 형성되는 코팅공정이다. 전도막(132)은 예를 들면, 폴리일렉트로라이트(polyelectrolyte)로서 Calgon사제품인 상품명 Catfloc-c 1-50 중량%와 1-50 중량%의 10% PVA용액의 수용액(나머지는 물)을 종래의 방법으로 도포하여 건조시키므로써 형성된다. 그 위에 자외선에 반응하는 물질을 포함하는 신규한 광전도막도포용액을 도포하여 건조시킨다. 자외선에 반응하는 물질의 일예로는 도너(doner)로서 0.01 내지 1중량%의 비스 디메틸 페닐 디페닐 부타트리엔(bis-1,4-dimethyl phenyl (-1,4 -diphenyl (butatriene))) 또는 2 내지 5 중량%의 테트라페닐 에틸렌(tetraphenyl ethylene)과, 액셉터(acceptor)로서 트리니트로플루오리논(trinitro-fluorenone: TNF) 및 에틸 안트라퀴논(ethyl anthraquinone: EAQ)중 적어도 1종 이상 각각 0.01 내지 1중량%를 고분자바인더(binder)로서의 1 내지 30 중량%의 폴리스티렌(polystyrene: PS)과 함께 잔량인 톨루엔(toluene)이나 크실렌(xylene)에 용해시켜 사용하였다. 상기 고분자바인더(binder)로서 상기 폴리스티렌이외에 폴리 알파메틸스티렌(poly(α-methylstyrene: PAMS), 폴리 메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate: PMMA) 및 폴리 스티렌-옥사졸린 코폴리머(polystyrene-oxazoline copolymer: PS-OX) 등이 사용될 수 있다.

도 2b는 대전공정을 개략적으로 도시한 것이다. ＋1K볼트 이하, 바람직하게는 ＋700볼트이상의 직류전압을 인가하여 코로나방전장치로 대전시켰다. 광전도막(134)이 적어도 파장 450nm 이하의 자외선에 반응하기 때문에 암실작업이 불필요하다.

도 2c는 노광공정을 개략적으로 도시한 것으로서, 자외선광원(138)으로부터 파장이 짧고 직진성을 가진 자외선이, 자외선투과렌즈(140)를 통과하여 소망의 입사각으로 새도우마스크(16)에 입사하며, 소망의 배열을 가진 새도우마스크(16)의 애퍼처(aperture) 또는 슬리트(16a)홀을 통과하여 광전도막(134)을 소망의 배열로 노광시킨다. 이 때 전도막(132)이 어스되어 있어 그 노광부분의 전하는 그 전도막(132)을 통과하여 방출된다. 그리고, 비노광부분의 전하는 그대로 광전도막(134)에 잔존하게 된다. 이 노광공정도 자외선광원(138)을 사용하기 때문에 암실에서 작업할 필요가 없다.

도 2d는 현상공정을 개략적으로 도시한다. 종래에는 이 현상공정에서 캐리어 비드와 형광체 입자 또는 빛흡수물질입자들을 혼합하여 마찰에 의한 정전기를 대전시켰으나, 본 출원인의 발명에 의하면, 형광체 분말 또는 빛흡수물질의 분말과 같은 미세분말을 공기압에 의해 호퍼(148)로부터 벤츄리관(146)을 통해 코로나방전장치와 같은 방전전극(144a)과 노즐(144b)을 통과시켜 분사시키므로써 그 미세분말을 대전시키고 광전도막(134)의 노광부분과 비노광부분의 어느 하나에 부착시킨다. 방전전극(144a)에 의해 미세분말에 대전되는 정전기의 극성은 상기 노광공정에서의 노광부분과 비노광부분중 어느 부분에 그 미세분말을 부착시킬 것인가에 따라 결정된다. 즉 ＋전하를 띤 비노광부분에 부착시킬 경우에는 미세분말이 －전하로 대전되고, 전하가 방출된 노광부분에 부착시킬 경우에는 미세분말이 ＋전하로 대전된다. 현상용기(142)로 분사된, 대전된 미세분말은 전기적 인력과 반발력의 작용에 의하여 소망의 배열로 광전도막(134)의 표면에 강하게 부착된다.

도 2e는 액체 정전 스프레이 건을 이용한 고착(fixing)공정을 개략적으로 도시한다. 이 공정에서는, 상기 현상공정에서 소망의 미세분말(들)이 소망의 배열로 부착된 광전도막(134)의 표면에 석유계 크실렌(xylene), 톨루엔(toluene), TCE, 메틸 이소부틸 케톤(MIBK) 등의 솔벤트를 스프레이시킴으로써 적어도 광전도막(134)에 포함된 폴리머를 용해시키고, 이 용해된 폴리머의 접착력에 의해 전기력 작용으로 부착된 미세분말(들)을 고착시킨다. 이 고착공정에는 아세톤, 메틸 이소부틸 케톤과 같은 솔벤트증기를 접촉시켜 현상된 미세분말들을 고착시키는 베이퍼 스웰링(vapour swelling)법이 이용될 수도 있다.

상술한 공정들이 칼라음극선관의 제조를 위해서는 3종의 형광체에 대해 반복 실시된다. 또한, 블랙 매트릭스의 빛흡수물질도 3종의 형광체의 부착 전이나 그 후에 상술한 바와 같이 형성될 수 있다.

이와 같이 형광체 및 빛흡수물질이 형성된 다음, 라커공정에서 라커막이 종래의 방법으로 형성되고, 알루마이징공정에서 알루미늄박막도 종래의 방법으로 형성되며, 그 뒤, 베이킹(baking)공정으로 투입되어 대기 중에서 약 30분동안 425℃에서 가열 건조됨으로써, 전도막(132), 광전도막(134)과 각 형광체 및 라커 등에 존재하는 용매 등의 휘발성 성분이 제거되고 빛흡수물질(21)과 각 형광체(R,G,B)가 도 1에서와 같이 형성된 형광면(20)이 얻어진다.

한편, 도 2d의 현상공정과 관련하는 분체도장에 있어 분체대전건에 분체를 공급하는 방법에는 로타리(Rotary), 스크류(Screw), 플루다이징(Fluidyzing) 등의 방법이 있다. 로타리를 이용한 분체공급 장치는 원통회전체의 외부에 일정한 크기의 홈을 형성시키고 이 회전체를 감싸는 고정된 원통과 홈에 밀착되어 공급되는 분체를 탈락시키는 철(凸)모양의 치구로 구성된다. 원통회전체의 홈에 수직으로 분체를 공급하고 회전체의 회전속도를 조절하므로 분체공급량을 조절한다. 이 경우 분체는 흡습성과 응집성이 없어야 하며, 응집성이 있는 경우 분체는 Cake를 형성하여 균일한 공급이 불가능하게 된다. 스크류를 이용한 분체공급장치는 분체를 이송하는 치차를 가지고 있는 스크류와 스크류를 감싸는 외부원통으로 구성된다. 스크류의 회전속도와 스크류의 치차크기 및 피치에 따라 분체의 공급량을 조절한다. 이 경우 분체는 흡습성과 응집성이 없어야 하며, 응집성이 있는 경우 분체는 케이크(Cake)를 형성하여 균일한 공급이 불가능하게 된다. 플루다이징을 이용한 분체공급장치는 분체를 부유시켜 벤튜리관(146)을 통하여 공급하는 방법으로 미분말의 공급에 주로 이용된다. 이 경우 분체는 입자크기가 일정하고 비중이 작아 쉽게 부유할 수 있으며 부유된 분체입자의 입도분포가 균일하여야 한다

건식 전자사진식 스크린 제조방법에 사용되는 형광체는 흡습성이 강하고 비중이 5이상으로서, 로타리 내지 스크류 분체공급방법에서는 형광체가 케이크화 되기 쉽고, 플루다이징 분체공급 장치를 이용할 경우 큰 비중으로 인하여 부유시키기에 어려움이 있으며, 부유된 분체는 초미립자로 구성되어 있어 원하는 크기의 형광분체를 공급할 수 없을 뿐만 아니라 형광분체의 대전특성을 저하시켜 스크린 품위를 떨어뜨린다.

도 2d의 현상공정에서와 같이 호퍼(148)로부터 형광체 분말이 벤츄리관(146)을 개재하여 노즐(144b)로 분사될 때 방전전극(144a)에 의해 그 형광체분말을 대전시키기 위해 형광체 입자에 폴리메틸 메타크릴레이트 1차막과 폴리아크릴아미드 2차막이 형성된다. 그 공정 중에서 마찰대전을 이용한 형광분체의 대전 및 현상에 있어 형광분체의 대전 및 대전분포는 형광분체의 현상특성에 크게 영향을 미치게 되는 바, 형광체의 마찰대전은 형광체가 마찰대전 영역을 통과할 때 형광체와 마찰대전 영역과의 충돌 및 분리과정에서 전자의 이동이 발생하고 이로 인하여 형광체는 대전된다. 따라서 형광체의 마찰대전도 및 대전분포는 형광체와 마찰대전부와의 충돌 및 분리횟수에 의하여 결정된다.

그러나, 마찰대전 건(144a, 144b)에 공급되는 형광체의 공급속도가 일정하지 않을 경우 형광분체의 대전분포는 넓게 되며 이로 인하여 잔사/ 혼색이 발생하게 되어 스크린 품위를 저하시킨다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건식 전자사진식 스크린 제조공정의 현상공정에 있어 호퍼 내의 형광체 분말의 양이나 압력에 관계없이 호퍼로부터 벤튜리관에 일정하게 형광분체를 공급하여 형광분체의 현상밀도를 균일하게 할 수 있는 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 음극선관의 스크린 구성을 나타낸 부분 확대단면도,

도 2a 내지 도 2e는 건식전자사진식 스크린 제조방법을 설명하기 위한 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치의 구성을 도시한 개략단면도,

도 4는 본 발명에 의한 형광분체의 공급특성을 도시한 그래프,

도 5는 본 발명에 의한 형광분체의 도포특성을 도시한 그래프.

* 도면에 사용된 주요부호의 설명

12: 판넬(panel) 13: 펀넬(funnel)

16: 새도우마스크 18: 패널면판

20: 형광면(스크린) 21: 빛흡수물질

22: 알루미늄박막층 36: 대전장치

132: 전도막 134: 광전도막

138: 광원 140: 렌즈

142: 현상용기 144a: 방전전극

144b: 노즐 146: 벤튜리관

148: 호퍼 149: 게이트

150: 애지테이터(agitator) 152: 모터

154: 턴테이블 156: 1차 스크랩핑 플레이트

158: 2차 스크랩핑 플레이트 160: 가이드 슈트

162: 콜렉션 부스(collection booth)

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 호퍼로부터 벤튜리관, 형광체 공급관, 및 노즐을 개재하여 형광분체를 분출시킴으로써 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조방법으로 형광분체로 패널 면판의 광전도막에 현상시키기 위한 건식 전자사진식 스크린 제조방법의 현상공정용 형광분체 공급장치에 있어서: 호퍼내의 형광분체를 호퍼로부터 조절가능하게 공급하기 위한 게이트; 상기 게이트로부터 형광분체가 상면으로 공급되고 방사상으로 유동하도록 모터에 의해 회전하는 턴테이블; 그리고 상기 벤튜리관의 상부에서 상기 턴테이블의 외주 단부에 설치되어 형광분체를 일정량 벤튜리관으로 낙하,유동되게 하는 스크랩핑 플레이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치를 제공한다.

상기 호퍼내에 형광분체를 교반하도록 상기 턴테이블와 동일축상에 설치되는 애지테이터를 구비하는 것이 더욱 바람직하며, 상기 스크랩핑 플레이트는 상기 턴테이블상에서 방사상으로 유동하는 형광분체가 그 턴테이블상에서 균일한 두께로 고르게 분포되도록 턴테이블의 상면과 일정한 거리를 두고 상기 벤튜리관의 대향측 그 턴테이블의 상부에 설치되며 반경방향으로 진동하는 1차 스크랩핑 플레이트와, 그 1차 스크랩핑 플레이트에 의해 균일하게 분포된 형광분체를 상기 벤튜리관으로 낙하, 공급하도록 턴테이블의 방사상 단부의 상면에 설치되는 2차 스크랩핑 플레이트로 구성되며, 상기 1차 스크랩핑 플레이트 주위에서 낙하하는 형광분체를 안내하여 수집하도록 가이드 슈트와 콜렉션 부스가 추가로 설치되는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3에서 본 발명에 따른 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치는 호퍼(148)로부터 벤튜리관(146)으로 형광분체를 분출시킴에 있어 호퍼(148)의 게이트(149)를 통과하여 먼저 회전하는 턴테이블(154) 상으로 공급된다.

상기 게이트(149)는 호퍼(148)내의 형광분체를 호퍼(148)로부터 조절가능하게 공급하는 구조인 것이 바람직하며, 턴테이블(154)은 공급된 형광분체가 상면에서 방사상으로 유동하도록 모터(152)에 의해 회전된다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 호퍼(148)내의 형광분체를 교반하여 게이트(149)를 통해 조절된 균일한 형광분체가 턴테이블(154)로 공급되도록 상기 턴테이블(154)와 동일축상에 설치되는 애지테이터(150)를 구비한다.

이와 같이 방사상으로 유동하는 턴테이블(154)의 형광분체를 일정량 벤튜리관(146)으로 낙하,유동되게 하도록 상기 벤튜리관(146)의 상부에서 상기 턴테이블(154)의 외주 단부에 스크랩핑 플레이트(156,158)가 설치된다.

그러한 스크랩핑 플레이트(156,158)는, 도 3에서는 1차 스크랩핑 플레이트(156)와 2차 스크랩핑 플레이트(158)로 구성되지만, 본 발명이 이에 제한되지는 아니한다. 도 3에서 1차 스크랩핑 플레이트(156)는 상기 턴테이블(154)상에서 방사상으로 유동하는 형광분체가 그 턴테이블(154)상에서 균일한 두께로 고르게 분포되도록 턴테이블(154)의 상면과 일정한 거리를 두고 상기 벤튜리관(146)의 대향측 그 턴테이블(154)의 상부에 설치되며, 반경방향으로 진동하는 것이 바람직하다.

2차 스크랩핑 플레이트(158)는 상기 1차 스크랩핑 플레이트(156)에 의해 균일하게 분포된 형광분체를 상기 벤튜리관(146)으로 낙하, 공급하도록 턴테이블(154)의 방사상 단부의 상면에 설치된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 1차 스크랩핑 플레이트(156) 주위에서 낙하하는 형광분체를 안내하여 수집하도록 가이드 슈트(160)와 콜렉션 부스(162)가 추가로 설치될 수 있다.

상술한 구성에 의한 본 발명의 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치는 턴테이블(154)을 특징으로 하며, 그 턴테이블(154)에 의해 흡습성이 강하고 비중이 큰 형광분체를, 건식 전자사진식 스크린 제조방법에 적합한 형광분체 공급속도 조건으로 공급할 수 있다. 즉, 도 4에서 초당 공급시간에 따라 공급 형광분체의 중량이 거의 직선적으로 비례하여 일정량이 공급되는 것을 알 수 있다.

또한, 이로 인한 형광분체의 도포특성 즉, 현상특성을 도시한 도 5에는 초당 공급시간에 따라 공급 형광분체의 도포량 즉 도포층의 전압이 거의 직선적으로 비례하여 일정량이 면판(18)에 도포되는 것을 알 수 있다.

이와 같이 하여 균일한 형광분체의 공급특성에 따라 도포특성도 균일하게 되며, 이에 따라 스크린 품위를 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치의 구성과 작용에 의하면, 턴테이블(154)을 개재시켜 흡습성이 강하고 비중이 큰 형광분체를, 건식 전자사진식 스크린 제조방법에 적합한 형광분체 공급속도 조건으로 공급할 수 있으며, 이로 인한 스크린 품위를 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 호퍼(148)로부터 벤튜리관(146), 형광체 공급관(147), 및 노즐(144b)을 개재하여 형광분체를 분출시킴으로써 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조방법으로 형광분체로 패널 면판(18)의 광전도막(134)에 현상시키기 위한 건식 전자사진식 스크린 제조방법의 현상공정용 형광분체 공급장치에 있어서:

   호퍼(148)내의 형광분체를 호퍼(148)로부터 조절가능하게 공급하기 위한 게이트(149);

   상기 게이트(149)로부터 형광분체가 상면으로 공급되고 방사상으로 유동하도록 모터(152)에 의해 회전하는 턴테이블(154); 그리고

   상기 벤튜리관(146)의 상부에서 상기 턴테이블(154)의 외주 단부에 설치되어 형광분체를 일정량 벤튜리관(146)으로 낙하,유동되게 하는 스크랩핑 플레이트(156,158)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 호퍼(148)내에 형광분체를 교반하도록 상기 턴테이블(154)와 동일축상에 설치되는 애지테이터(150)를 구비하는 것을 특징으로 하는 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스크랩핑 플레이트(156,158)는 상기 턴테이블(154)상에서 방사상으로 유동하는 형광분체가 그 턴테이블(154)상에서 균일한 두께로 고르게 분포되도록 턴테이블(154)의 상면과 일정한 거리를 두고 상기 벤튜리관(146)의 대향측 그 턴테이블(154)의 상부에 설치되며 반경방향으로 진동하는 1차 스크랩핑 플레이트(156)와, 그 1차 스크랩핑 플레이트(156)에 의해 균일하게 분포된 형광분체를 상기 벤튜리관(146)으로 낙하, 공급하도록 턴테이블(154)의 방사상 단부의 상면에 설치되는 2차 스크랩핑 플레이트(158)로 구성되며, 상기 1차 스크랩핑 플레이트(156) 주위에서 낙하하는 형광분체를 안내하여 수집하도록 가이드 슈트(160)와 콜렉션 부스(162)가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 건식 전자사진식 음극선관 스크린제조용 형광분체 공급장치.