KR200148984Y1 - 음극선관의 전자사진식 스크린 제조용 방전전극구조 - Google Patents

Abstract

판넬의 내면상의 광전도막을 균일하게 대전시키기 위한 방전전극 구조가 개시된다. 판넬면판의 내면에 형성되는 전도막을 대향전극으로 하 여 방전을 일으키므로써 그 전도막 위에 형성된 광전도막을 대전시키기 위한 다수의 팁이 형성된 톱니모양의 박판방전전극을 지니는 음극선관의 스크린제조용 광전도막 방전장치에 있어서, 상기 판넬면판의 중앙부분보다 주변부분에서 상기 팁과 판넬면판의 광전도막사이의 간격이 넓도록 그 판넬면판의 내면의 곡률보다 작은 곡률상에 상기 다수의 팁의 선단이 형성 된다. 또한, 상기 톱니모양을 형성하기 위한 한 쌍의 인접하는 팀사이의 곡률반경이 그 방전전극의 중앙부분에 가장 크고 주변부분으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 판넬면판과 전극사이의 간격은 중앙부에서보다 그주변 부로 갈수록 커지므로 동일한 전압을 인가해도 주변부에서의 집중적인 방전은 방지할 수 있게 되며, 첨예도가 더 크게 되고, 또한, 중앙부에서 이온화를 위한 공기가 종래보다 더 많이 유동할 수 있게 되고, 주변부로 갈수록 그 유동량이 상대적으로 감소하게 되어, 중앙부와 주변부사이의 불균일한 방전의 폭을 크게 줄일 수 있게 된다.

Description

음극선관의 전자사진식 스크린 제조용 방전전극구조

제1도는 칼라 음극선관의 부분단면한 개략정면도.

제2도(a)는 제1도의 음극선관의 스크린 구성을 나타낸 부분확대 단면도.

제3도(a) 내지 (e)는 방전장치를 이용하여 음극선관의 스크린을 제조하는 건식 전자사진식 스크린제조 공정을 개략적으로 도시한 설명도.

제4도(a)(b)는 음극선관의 스크린제조용 종래의 광전도막 방전장치를 도시한 것으로, (a)는 판넬과의 관계를 설명하는 개략단면도이고, (b)는 방전전극의 구조를 나타내는 방전전극의 상세 단면도.

제5도(a)는 방전에 의한 대전과정을 설명하기 위한 개략도이고, 제5도(b)는 크라운형태의 코로나 방전현상을 도시한 개략도이며, 제 5(c)는 스트리머(streamer)방전현상을 도시한 개략도.

제6도는 본 고안의 일실시예에 따른 방전전극구조를 도시한 것으로, (a)는 판넬과 톱니형 방전전극의 관개를 도시한 개략단면도이고, (b)는 (a)의 톱니형 방전전극만을 도시한 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 음극선관(CRT) 11 : 전자총

12 : 판넬(panel) 13 : 펀넬(funnel)

14 : 네크(neck) 15 : 양극 보턴

16 : 새도우마스크 17 : 편향 요크

18 : 판넬면판 19a,19b : 전자빔

20 : 형광면(스크린) 21: 빛흡수물질

22 : 알루미늄박막층 32 : 전도막

34 : 광전도막 36, 50 : 방전장치

38 : 광원(가시광선) 40: 렌즈

42 : 현상용기 51 : 방전전극

51a : 팁 (tip) 52 : 지지금속편

53 : 절연판 54 : 절연체

A : 양극 C : 음극

d₁: 판넬내면과 전극사이의 간격 d₂: 팁사이의 간격(피치)

Ra : 판넬내면의 곡률반경 Rb : 방전전극의 곡률반경

Rc, Rd : 인접팁사이의 곡률반경

본 고안은 음극선관의 전자사진식 스크린 제조용 방전장치에 관한 것으로, 더 상세히는 판넬의 내면상의 광전도막을 균일하게 대전시키기 위한 방전전극구조에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관은, 제1도에 도시된 바와같이, 판넬 (panel)(12), 펀넬(funnel)(13) 및 네크(14)로 구분되는 진공 벌브(bulb)와, 그 네크(14)내부에 장착되는 전자총(11)과, 판넬(12)의 측벽에 장착되는 새도우마스크(16)를 구비한다.

그 판넬(12)의 면판(18)의 내면에는 형광면(20)이 형성되어 있어, 전자총(11)으로부터 방출된 전자빔(19a)(19b)은 각종 렌즈계에 의해 집속되고 가속되며, 양극보턴(15)을 통해 인가되는 고전압에 의해 크게 가속되면서 편향요크(17)에 의해 편향되고 새도우마스크(16)의 애퍼처 또는 슬리트(16a)를 통과하여 형광면(20)에 주사된다.

형광면(20)은 면판(18)의 배면에 형성되는데, 칼라의 경우 제2도에 도시된 바와같이 일정한 배열구조의 다수의 스트라이프(stripe) 또는 도트(dot)형상의 형광체(R,G,B)와, 그 각 형광체들사이의 블랙코팅과 같은 빛흡수물질로 형성된다. 또, 그 배면은 전도막층으로서 알루미늄박막층(22)이 형성되어 형광면의 휘도증대, 형광면의 이온손상방지, 형광면의 전위강하방지 등의 역활을 하게 된다. 또한, 도시되지는 않지만, 그 알루미늄박막층(22)의 평면도 및 반사율을 높이기 위해서는 형광면(20)과 전도막층(22)사이에 라커(lac(큐)uer)와 같은 수지가 도포된다.

이러한 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, 인 배출물, 6가 크롬감광체 배출 등 여러가지 문제점들을 안고 있다. 최근에 이러한 습식사진석판술을 개량한 전자사진식(electrophotographical) 스크린 제조방법이 개발되었는데, 이 전자사진식 제조방법도 습식은 여전히 상술 한 문제점들을 안고 있으며, 건식제조방법에 의해서는 상술한 문제점들이 상당히 해소되었다.

그 대표적인 건식 전자사진식 스크린제조방법은 미국 특허 제4,921,767호(1990년 5월 1일 특허됨)에 개시되어 있는 바, 이를 간략히 설명하면 다음과 같다.

제3도(a) 내지 (e)에는 그 건식전자사진식 스크린제조방법의 각 기본공정이 개략적으로 도시된다.

판넬(12)는 스크린공정에 들어가기 전에 그 내면이 여러가지 방법으로 세척된다. 그리고나서, 그 판넬의 면판(18)의 내면에는 제3도(a)에서와 같이 전기적 전도막(32)이 코팅되고, 그 위에 광전도막(34)이 코팅된 다. 이러한 전도막(32)에 사용되는. 화합물로는 주석이나 인듐(indium)산화물, 또는 그 혼합물과 같은 무기전도물이 개시되어 있고, 휘발성전도막의 원료로는 Aldrich Chemical Co.의 상품명 폴리브린(Polybrene : 1,5-디메틸-1,5-디아자-언디카메틸렌 폴리메소브로마이드, 헥사디메스린 브로마이드)이 개시되어 있다. 이러한 폴리브린은 약 10 중량%의 프로판놀과 10 중량 % 수용성 접착 폴리머(폴리 비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리아미드등)를 함유하는 수용액상태로 도포되고 건조되어 10⁸Ω/?(ohms per square unit) 이하의 표면저항과 약 1-2㎛의 두께를 가지는 전도막(32)을 형성한다. 그 전도막(32)위에 도포되는 광전도막(34)으로는 휘발성 유기폴리머(폴리비닐 카바졸) 또는 폴리머 바인더(폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리프로필렌 카본네이트)에 용해된 n-에틸 카바졸이나 n-비닐카바졸 또는 테트라페닐부 타트리엔과 같은 유기단량체와, 적당한 광전도 염료와 용매를 포함하는 도포액이 개시되어 있다. 그 광전도 염료성분으로는 가시광선(바람직하게는 400-700nm파장)에 반응하는 것으로서 크리스탈 바이오릿(crystal violet), 크로리다인 블루우(choridine blue), 로다민 EG(rhodamine EG)와 같은 것들이 약 0.1 내지 0.4 중량 % 함유되는 것으로 개시되어 있다. 그리고 용매로는 전도막(32)을 오염시키지 아니하는 클로로벤젠이나 싸이클로펜타논과 같은 유기물이 개시되어 있다. 이와같은 조성을 가지는 광전도막(34)은 2-6μ의 두께를 가진다.

제3도(b)에는 상술한 바와 같이 이중코팅된 면판(18)의 광전도막(34)에 종래의 방전장치(36)에 의해 암실에서 +전하로 대전되는 대전공 정이 개략적으로 도시된다. 그 방전장치(36)는 +200 내지 +700 볼트의 직류전원의 +전극에 인가되고, -전극은 전도막(32)에 인가됨과 동시에 어스되며, 이와같이 +전극에 인가된 방전장치(36)가 면판(18)의 광전도막(34)위를 가로질러 이동함으로써 광전도막(34)은 +전하로 대전되게 된다.

제3도(c)는 노광공정을 도시한 것으로 상술한 바와 같이 대전된 광전도막(34)은 역시 암실내에서 새도우마스크(16)를 통해 렌즈(40)를 구비하는 크세논 플래시 램프(38)에 의해서 노광된다. 따라서, 먼저 새도우마스크(16)가 판넬(12)에 장착되고 전도막(32)은 어스된다. 이 공정에서는 그 크세논 플래시램프(38)를 켜서 렌즈(40)와 새도우마스르(16)를 통해 그 낌 프(38)의 광선을 광전도막(34)에 조사하면, 새도우마스크(16)의 애퍼처 또 는 슬리트(16a)에 해당하는 광천도막(34)부분들이 노광되고, 그 가시광선에 의해 그 노광부분의 +전하가 전도막(32)을 통해 방출되어 제3도(c)에 도시된 바와 같이 노광부분만 비대전상태로 된다. 상술한 크세논 플래시램프(38)는 칼라의 경우 빛흡수물질을 부착시키기 위해서는 종래와 같이 그 광선이 각 전자빔의 입사각에 일치하도록 3위치사이를 이동하는 구조가 바람직하다.

제3도(d)는 현상(형광입자 또는 빛흡수물질의 부착)공정을 개략적으로 도시한다. 이공정에서는 현상용기(42)내에 건식 빛흡수물질미세분말 또는 건식의 각 형광체미세분말과, 그 각 분말과의 접촉으로 정전기를 발생시킬 수 있는 캐리어 비드(carrier bead)가 담겨진다. 그 빛흡수물질용 캐리어 비드는 미세분말과 접촉하여 빛흡수물질입자는 -전하로, 또 형광입자는 +전하로 대전시킬 수 있는 것이 적당하며, 그와같이 전하를 띠도록 혼합된다. 새도우마스크(16)를 제거한 판넬(12)은 광전도막(34)이 그 분말에 접촉할 수 있도록 상술한 분말이 담긴 현상용기(42)위에 설치된다.

이 때 혼합된 분말중에서 -전하를 띤 빛흡수물질은 +전하로 대전된 광전도막(34)의 비노광부분에 전기인력에 의해 부착되게 되며, +전 하를 띤 형광입자는 +전하로 대전된 광전도막(34)의 비노광부분에서는 반발하고 비대전상태로 된 광전도막(34)의 노광부분에만 역현상(reversal developing)에 의해 부착하게 된다.

제3도(e)는 적외선 가열에 의한 고착공정을 도시한 것으로, 이 공정에서는 상술한 현상공정에서 부착된 건식 빛흡수물질입자 또는 건식의 각 형광입자들이 서로, 또한, 광전도막(34)에 고착된다. 따라서, 가열에 의해 옹착되는 적당한 폴리머 성분이 그 광전도막(34)과 건식 빛흡수물질입자나 건식의 각 형광입자들에 포함된다.

제4도(a)에는 제3도(b)의 대전공정에서 사용되는 종래의 방전장치(36)와 판넬(12)과의 관계가 구체적으로 도시되며, 제4도(b)에는 종래의 방전장치(36)의 구조가 단면도로서 도시된다.

광전도막(34)에의 대전량은 상술한 제3도(c)의 노광공정과 제3도(d)의 현상공정에서 균일하게 노광되고 현상되기 위해서는 전면적에 걸쳐 균일하게 이루어지는 것이 바람직하다.

그러나, 그 대전량은 방전장치(36)의 방전능력에 좌우되고, 또한 방전장치(36)의 방전을 위한 고유의 형상으로부터 균일하게 방전이 이루어지는 것은 용이하지 아니하다.

즉, 제4도(b)에서 방전장치(36)는, 중앙부에 텅스텐 또는 스텐레스 박판형으로 된 방전전극(51)과, 그 주위를 둘러싸는 절연판(53)과, 이들을 지지하기 위한 한 쌍의 지지금속편(52)과, 그 지 지금속편(52)과 방전전극(51) 사이에 충전되어 방전전극(51)을 절연되게 지지하는 절연체(54)로 구성된다.

상기 방전전극(51)의 상단부는 방전을 위한 자유단부로서 대향전극을 향하여 방전을 일으키도록 첨예한 톱니모양의 다수의 팁(tip)(51a)으로 형성된다.

이 방전전극(51)에 대략 + 1KV까지 조절가능한 직류전압(V)을 인가하여 광전도막(34)을 +전하로 대전시킨다.

이와같이 광전도막(34)에 +전하로 대전시키는 방전전극(51)과 대향전극(32) 사이의 방전능력은 팁(51a)과 대향전극(32) 사이의 거리(d₁), 팁 사이의 거리(d₂), 팁의 형상과 그 첨예도(sharpness) 등에 의하여 크게 좌우되며, 방전을 일으키기 위해서는 팁형상을 취해야 하기 때문에 광전도막 (34)에 대전되는 전하량은 판넬의 중앙부분에서조차 전표면에 걸쳐 균일하게 될수가 없다. 즉 팁(51a)으로부터 가장 가까운 직상부에서 최대의 방전이 일어나고 주위로 갈수록 약해진다.

이에 따라, 상술한 노광공정 및 현상공정에서 불균일한 노광과 현상을 야기시키고 형광체입자가 소망의 배열구조에서도 불균일하게 일어나는 문제점이 있다.

또한, 제4도(a)에서, 판넬(12)는 곡면인 판넬면판(18)과 판넬측벽부(18a)로 구분할 수 있는데, 그 판넬면판(18)의 중앙부(a)보다 주변부(b,c)에서 코로나 방전이 강하게 일어나게 되어, 더욱 대전의 균일성을 확보하기가 어려운 문제점이 있다.

본 고안은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 균일한 형광체 등의 현상밀도를 얻기 위해 균일하게 광전도막을 대전시킬 수 있는 음극선관의 전자사진식 스크린 제조용 방전전극구조를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 본 고안의 목적을 달성하기 위해 본 고안은, 판넬면판의 내면에 형성되는 전도막을 대향전극으로 하여 방전을 일으키므로써 그 전도막 위에 형성된 광전도막을 대전시키기 위한 다수의 팁이 형성된 톱니모양의 박판방전전극을 지니는 음극선관의 스크린제조용 광전도막 방전장치에 있어서, 상기 판넬면판의 중앙부분보다 주변부분에서 상기 팁과 판넬면판의 광전도막사이의 간격이 넓도록 그 판넬면판의 내면의 곡률보다 작은 곡률상에 상기 다수의 팁의 선단이 형성되는 것을 특징으로 하는 음극선관의 스크린제조용 광전도막 방전전극구조를 제공한다.

또한, 본 고안은, 상기 톱니모양을 형성하기 위한 한 쌍의 인접하는 팀사이의 곡률반경이 그 방전전극의 중앙부분에 가장 크고 주변부분으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 음극선관의 스크린제조용 광전도막 방전전극구조도 제공한다.

이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 고안의 실시예들을 설명한다.

먼저, 방전과정을 설명하면, 제5도(a)에서 양극(A)에 고압이 인가될 때 양극(A)와 음극(C)사이의 대기중에 존재하는 전자 및 양이온이 각각 반대 전극부로 이동된다. 이러한 이동중에 발생하는 양이온, 전자간의 충돌 등으로 인해 이온화현상이 촉진되고 이같은 이온화에 의해 발생된 양이온이 음극(C)으로 이동, 부착되어 판넬내면이 대전된다. 제5도 (b)(c)는 그 방전의 형태를 도시한 것으로, 인가 전압의 크기, 양극과 음극의 형상 및 거리, 양극의 첨예도, 음극의 평면도 등에 따라 제5도(b)에서와 같이 크라운형태로 방전되는 코로나방전현상과 제5도(c)에서와 같이 스트리머(streamer)방전현상이 나타난다. 그 크라운형태에서도 양의 전하밀도는 중앙부가 주변부보다 높게 나타난다.

위와같이 방전현상이 여러가지조건에 따라 상이하게 일어나며, 또한 판넬면판(18)의 내면이 곡면이기 때문에 이러한 방전의 균일성을 확보하기 위해서는 다수의 팁(51a)로부터 제5도(b)와 같은 크라운형태의 코로나방전이 일어나고, 그 크라운형태의 주변부의 중첩되게 하여 어느정도 그 전표면에 걸쳐 균일하게 방전이 일어나게 할 수 밖에 없다. 또한, 전압을 높여 제5도(c)와 같은 스트리머(streamer)방전현상이 일어나면, 광전도막(34)이 파손되어 바람직하지 않다.

이상에서 상술한 방전현상을 고려하여, 판넬면판(18)의 중심부보다 주변부에서 강하게 방전이 일어나는 원인에 대해 제4도(a)(b)에 도시된 종래의 방전장치(36)의 방전상태를 시험, 분석한 결과, 다음과 같은 결론에 도달하였다.

즉, 동일한 전압을 방전전극(51)에 인가하고, 간격(d_l, d₂)를 동일하게 하여도 전계분포는 그 주변부에서 비교적 강하고 불균일하게 나타났다. 이는 중앙부보다 주변부에서 이온화가 강하게 일어난다는 것을 의미하며, 이러한 강한 이온화에 의해 주변부에서 방전이 집중적으로 일어나게 된다는 것이다. 이러한 현상은 두가지의 원인으로 해석된다. 첫째는 방전전극(51)의 전체 형상측면에서 주변부가 거의 직각으로 꺾어지기 때문에 전체적으로 보아 방전이 그 꺾어지는 부분에 집중될 수 있다는 것이다. 둘째는 방전을 위한 이온화에 있어서 공기를 일종의 저항체로 가정할 수 있는데, 전극의 중앙부 부근에 존재하는 공기에 비해 주변부의 공기가 더욱 많은 방전경로를 만들 수 있게 되어 상대적으로 주변부의 방전저항이 작아지게 된다. 특히 판넬면판(18)내면의 곡률을 따라 방전전극(51)이 이동하기 때문에 이러한 이동에 따른 팁(51a)의 상부와 인접팁(51a)사이의 공기의 유동도 중앙부보다 주변부에서 많이 일어나게 된다. 이에 따라, 주변부에서 공기에 의한 이온화가 더욱 강하게 일어날 수 있게 되고 방전은 집중적으로 일어나게 된다는 것이다.

이와 같은 결론을 고려하여 제6도(a)(b)에서는 본 고안의 일실시예에 따른 방전전극(51)이 도시된다. 이 방전전극(51)은, 다수의 팁(51a)의 선단이 형성하는 방전전극의 곡률반경(Rb)이 면판 내면의 곡률반경(Ra)보다 작게 한 것이다. 예를들면, 면판내면의 곡률반경(Ra)가 538mm 일 때 방전전극의 곡률반경(Rb)는 530mm 정도가 바람직하다.

이와같이 하여 판넬면판(18)과 전극사이의 간격(d₁)은 그 판넬면판(18)의 중앙부에서보다 그 주변부로 갈수록 커지므로 동일한 전압을 인가해도 주변부에서의 집중적인 방전은 방지할 수 있게 된다.

이에 따라 동일한 전압을 상기 방전 전극(51)에 인가시킬 경우 그 중앙부나 주변부에서 비교적 차이가 없는 방전이 일어나게 되었다.

또한, 제6도(b)에서 다수의 팁(51a)의 형상을 변화시킨 본 고안의 다른 실시예는 인접 팁 사이의 곡률반경(Rc, Rd)을 그 중앙부(Rc)에서 크게 하고 주변부(Rd)로 갈수록 작게 하여 팁의 밀도를 변화시킨 것이다.

이와 같이 중앙부(a)의 인접팁 곡률반경(Rc)을 주변부(b,c)의 인접팁 곡률반경(Rd)보다 크게 하므로써 중앙부에서 첨예도가 더 크게 되고, 또한, 인접팁사이의 공기의 유동통로도 넓어지게 된다. 이에 따라, 중앙부에서 이온화를 위한 공기가 종래보다 더 많이 유동할 수 있게 되고, 주변부로 갈수록 그 유동량이 상대적으로 감소하게 되어, 중앙부와 주변부사이의 불균일한 방전의 폭을 크게 줄일 수 있게 된다.

특히 상술한 인접팀 곡률반경(Rc, Rd)의 변화와 함께 그 방전전극의 곡률반경(Rb)의 변화를 병행하여 적용하므로써 더욱 방전을 균일화시 킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 고안의 실시예가 설명되었으나, 본 고안은 이에 한정되지 아니하고 청구범위에 기재된 사항으로부터 당업자라면 여러가지 응용과 변경이 가능할 것이다.

Claims (6)

1. 음극선관의 판넬면판의 스크린을 제조하기 위해 그 판넬면판의 내면에 형성되는 전도막을 대향전극으로 하여 방전을 일으키므로써 그 전도막 위에 형성된 광전도막을 대전시키기 위한 다수의 팁이 형성된 톱니모양의 박판방전전극을 지니는 음극선관의 스크린제조용 광전도막 방전장치에 있어서, 상기 판넬면판의 중앙부분보다 주변부분에서 상기 팁과 판넬면판의 광전도막사이의 간격이 넓도록 그 판넬면판의 내면의 곡률보다 작은 곡률상에 상기 다수의 팁의 선단이 형성되는 것을 특징으로 하는 음극선 관의 스크린제조용 광전도막 방전전극구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 판넬면판의 내면의 곡률반경이 538mm 일 때 상기 다수의 팁의 선단이 형성하는 곡률반경은 530mm인 것을 특징으로 하는 음극선관의 스크린제조용 광전도막 방전전극구조.
3. 음극선관의 판넬면판의 스크린을 제조하기 위해 그 판넬면판의 내면에 형성되는 전도막을 대향전극으로 하여 방전을 일으키므로써 그 전도막 위에 형성된 광전도막을 대전시키기 위한 다수의 팁이 형성된 톱니모양의 박판방전전극을 지니는 음극선관의 스크린제조용 광전도막 방전장치에 있어서, 상기 톱니모양을 형성하기 위한 한 쌍의 인접하는 팀사이의 곡률반경이 그 방전전극의 중앙부분에 가장 크고 주변부분으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 음극선관의 스크린제조용 광천도막 방전전극구조.
4. 제3항에 있어서, 상기 중앙부분의 곡률반경은 4mm이고 주변부분끝에서는 2mm인 것을 특징으로 하는 음극선관의 스크린제조용 광전도막 방전전극구조.
5. 제3항 또는 제4항이 있어서, 상구 판넬면판의 중앙주분보다 주변부분에서 상기 팁과 판넬면판의 광전도막사이의 간격이 넓도록 그 판넬면판의 내면의 곡률보다 작은 곡률상에 상기 다수의 팁의 선단이 형성되는 것을 특징으로 하는 음극선관의 스크린제조용 광전도막 방전전극구조.
6. 제5항이 있어서, 상기 판넬면판의 내면의 곡률반경이 538mm 일 때 상기 다수의 팀의 선단이 형성하는 극률반경은 530mm인 것을 특징으로 하는 음극선관의 스크린제조용 광전도막 방전전극구조.