KR20020016579A - 칼라음극선관과 그 제조방법 및 증착용 복합재료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라음극선관과 그 제조방법 및 증착용 복합재료에 관한 것으로서, 상기 칼라음극선관은 Al등의 금속과 열흡수율이 높은 금속산화물의 공증착층을 포함하는 메탈백층을 갖고, 고열흡수율의 금속산화물로서는 Fe₃O₄, NiO, NiFe₂O₃, Cr₂O₃, MnO 등의 천이금속의 산화물을 들 수 있으며, 이 메탈백층은 저비용이고 열흡수성이 높은 데다가 가열공정에서 반사율의 저하가 발생하지 않고, 또한 이 메탈백층은 Al등의 금속분말체와 고열흡수율의 금속산화물 분말체의 혼합물로 이루어진 봉형상의 심재와, 상기 심재를 덮고 밀착시켜 설치한 Al 등의 금속으로 이루어진 외장재를 갖는 증착용 복합재료를 사용하여 진공증착함으로써 형성되고, 이 증착용 복합재료는 증착특성이 안정되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

칼라음극선관과 그 제조방법 및 증착용 복합재료{COLOR CATHODE RAY TUBE, METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND COMPOSITE MATERIAL FOR VAPOUR DEPOSITION}

본 발명은 칼라음극선관과 그 제조방법 및 증착용 복합재료에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 패널 내면의 형광면에 열흡수성이 높은 메탈백(metal back)층을 갖는 칼라음극선관과 그 제조방법 및 열흡수성이 높은 메탈백층을 형성하기 위한 증착용 복합재료에 관한 것이다.

일반적으로 섀도우 마스크형 칼라음극선관은 유리로 만든 진공외관용기(유리벌브)내에 3개의 전자빔을 발생하는 전자총과, 전자빔이 방출되어 부딪히는 것에 의해 청색, 녹색, 적색의 3색으로 발광하는 형광체 스크린 및 섀도우 마스크를 구비하고 있다. 섀도우 마스크는 전자총으로부터 발생된 3개의 전자빔이 각각 대응하는 색의 형광체층으로 방출되어 부딪히도록 색 선별을 실시한다.

형광체층 상에는 알루미늄(Al)막 등의 메탈백층이 진공증착에 의해 형성되어 있다. 메탈백층은 형광체층으로부터 나온 광 중, 전자총측으로 진행되는 광을 패널측으로 반사하여 휘도를 높이거나 형광체층의 전위를 안정시키는 역할을 한다.또한, 진공외관용기 내에 잔류하는 가스가 전리하여 발생하는 이온에 의해 형광체층이 손상되는 것을 방지하는 기능도 갖고 있다.

섀도우 마스크는 패널 내부면에 형성된 형광체 스크린에 대향하여 배치된다. 그리고, 전자총으로부터 방출된 전자빔이 섀도우 마스크의 전면에 설치된 다수의 개구를 통과함으로써, 개구와 기하학적으로 1대 1의 관계에 있는 형광체층에만 랜딩(landing)한다.

따라서, 섀도우 마스크의 개구과 형광체층의 기하학적인 위치관계가 어긋나면 전자빔을 올바른 위치에 랜딩시킬 수 없게 된다. 그 결과, 올바른 색표시를 할 수 없게 된다. 이와 같은 전자빔의 미스랜딩(mislanding)이 발생하는 원인 중 하나로서는, 섀도우 마스크의 열팽창에 의한 변형을 들 수 있다.

즉, 전자빔 전체 중에서 섀도우 마스크의 개구를 통과하는 유효전자빔량은 20% 전후이다. 나머지 80% 전후의 전자빔은 섀도우 마스크로 방출되어 부딪히고 흡수되어 열에너지로 변화되므로 섀도우 마스크의 온도가 상승한다. 그 때문에, 동작중에 섀도우 마스크가 열팽창하고 도밍(doming)이라고 불리는 변형을 일으킨다. 그 결과, 섀도우 마스크의 개구과 형광체층 사이의 상대위치가 변화하고, 형광면에서의 전자빔의 미스랜딩이 발생하고 그 결과 화면의 색얼룩(purity drift)이 발생한다.

도밍은 섀도우 마스크 전체의 온도상승에 의한 전체 도밍과, 국부 도밍으로 나누어진다. 국부 도밍은 화면내의 특정영역으로의 전자빔의 유입량이 많을 때에, 섀도우 마스크의 일부가 열변형되는 것이다. 또한, 전체 도밍에는 단시간 도밍과장시간 도밍이 있다.

단시간 도밍은 음극선관의 동작개시 직후에 발생한다. 섀도우 마스크가 급격하게 가열되어 열팽창하는 데에 비해, 열용량이 큰 마스크 프레임은 열팽창하지 않으므로 섀도우 마스크가 돔형상으로 변형된다. 이 단시간 도밍에서는 섀도우 마스크의 개구가 섀도우 마스크의 곡률반경의 방향으로 이동한다. 또한, 장시간 도밍에서는 열용량이 큰 마스크 프레임도 섀도우 마스크와 함게 열팽창한다. 그 때문에, 섀도우 마스크의 열린 구멍이 관축에 직각방향으로 이동한다.

한편, 국부 도밍은 동작중에 수시로 발생할 가능성이 있다. 국부 도밍에서는 상기한 단시간 도밍과 동일하게 섀도우 마스크의 개구가 곡률반경의 방향으로 이동하지만, 단시간 도밍에 비해 섀도우 마스크의 변형량이 크다.

최근, 컴퓨터나 워크 스테이션의 모니터 단말로서, 패널 표면의 평면성이나 공간 절감의 관점에서, 액정을 사용한 디스플레이의 사용비율이 증대하고 있고, 그에 대항하여 패널표면이 평탄한 평면형 브라운관이나 깊이를 감소시킨 광각편향 타입의 브라운관이 개발되어 있다. 또한, 민생용 TV용 브라운관은 대형화, 와이드화가 진행됨과 동시에, 인간공학적인 견지에서 외광반사가 적어 화상의 변형이 적은 평면형의 것이 급속히 보급되고 있다.

이 칼라음극선관에서는 패널의 외부 표면이 평면이 될 뿐만 아니라 패널 내부면도 평면에 접근하고 있다. 그리고, 섀도우 마스크는 패널 내부면의 곡률에 맞추어 성형되므로, 패널의 평면화에 따라 섀도우 마스크의 곡률도 감소되지 않을 수 없다. 그 결과, 섀도우 마스크의 도밍 특성이 대폭 열화된다는 문제가 발생하고있었다.

즉, 종래의 칼라음극선관에서는 마스크 프레임계의 설계나 형광면을 노광할 때의 렌즈의 설계에 의해 전체 도밍의 방지가 가능했던 것에 비하여, 평면형 칼라음극선관에서는 상기한 설계만으로는 완전히 대응할 수 없다. 또한, 마스크 프레임계의 설계나 형광면을 노광할 때의 렌즈의 설계에서는 억제가 어려웠던 국부 도밍에 대해서도 섀도우 마스크가 평면에 가까울수록 변형량이 증대하고 허용량을 초과한다는 문제가 발생하고 있었다.

종래부터 섀도우 마스크의 열팽창에 의한 도밍을 억제하기 위해 형광면의 메탈백층 상에 흑연의 분산액을 도포하여 건조함으로써 열흡수성이 높은 막(열방산성이 높은 막이기도 함)을 형성하고, 섀도우 마스크로부터의 방열을 촉진하고 섀도우 마스크의 온도를 낮추는 대책이 채용되어 왔다.

그러나, 이 방법에서는 열흡수성이 높은 막을 형성하기 위한 공정을 별도로 필요로 했다. 그리고, 형성되는 열흡수성이 높은 막이 박리되어 탈락하기 쉬우므로 제품 생산율의 저하나 사용중의 내압불량을 일으킨다는 문제가 있었다.

또한, 이와 같은 문제에 대한 대책으로서 알루미늄 분말체와 카본 분말체의 혼합물을 고온 프레스에 의해 소결한 펠릿(pellet)을 메탈백층상에 진공증착하고, 열흡수성이 높은 막을 형성하는 방법이 일본 특개평11-213884호 공보에 개시되어 있다.

그러나 이 방법에서는 알루미늄과 함께 공증착(共蒸着)이 가능한 카본의 양에 한도가 있고, 얻어진 열흡수막의 열흡수성이 불충분했다. 또한, 알루미늄의 산화나 카본의 수분흡착에 의해 증착특성이 변동하기 쉬웠다. 또한, 증착시에 알루미늄이 카본과 반응하여 탄화물이 되고, 증착잔사가 남기 쉬울뿐만 아니라 증착재료의 제조 비용이 매우 높다는 문제가 있었다.

또한, 고증기압의 금속으로 이루어진 심재(예를 들어 Ni, Fe 등)의 둘레에, 저증기압의 금속(예를 들어 Al 등)으로 이루어진 외장재를 피복한 클래드 와이어(clad wire)형의 증착재가 일본 특개2000-87220호 공보에 개시되어 있다. 그리고, 이 증착재를 사용하여 브라운관 내벽의 방열용막(메탈백층)을 형성하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 이 방법으로 형성되는 메탈백층은 증착직후에는 형광면에 가까운 측으로부터 차례로 Al층과 Ni층(또는 Fe층)이 적층된 구조를 갖고 있지만, 브라운관 제조시의 그 후의 가열공정에서 Al과 Ni가 서로 확산된다. 그리고, 형광면에 근접하는 Al층 속에까지 Ni가 확산되므로 Al층의 광반사율이 순Al층의 반사율의 94∼97%로 저하된다는 문제가 있었다. 또한, Al층과 Fe층이 적층된 메탈백층에서는 Al층 속으로의 Fe의 확산에 의해 Al층의 반사율이 93∼96%로 저하된다는 문제가 있었다. 또한, 형광면에 인접하는 Al층으로 확산되어 온 Ni 또는 Fe가 형광체 자신의 특성을 열화시킨다는 문제도 있었다.

본 발명은 이 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 저비용으로 열흡수성이 높은 데다가, 가열공정에서 반사율의 저하가 발생하지 않는 메탈백층을 갖는 칼라음극선관과 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그와 같은 메탈백층을 형성하기 위한 안정된 증착특성을 갖는 증착용 복합재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예인 증착용 복합재료의 구조를 도시한 단면도,

도 2는 제 1 실시예의 증착용 복합재료에 의해 형성된 메탈백층에 대해서 층 속의 각 원소의 농도를 분석·측정한 결과를 도시한 그래프,

도 3a 및 도 3b는 공지예에 기재된 클래드 와이어형의 증착재에 의해 형성된 메탈백층에 대해서, 증착직후 및 가열공정후의 층속의 각 원소농도를 각각 분석·측정한 결과를 도시한 그래프,

도 4는 본 발명의 제 2 실시예인 칼라음극선관의 개략 구성을 도시한 단면도 및

도 5는 제 1 실시예의 증착용 복합재료를 사용하여 형성되는 메탈백층의 구조를 도시한 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 심재 2: 외장재(슬리브)

3: 패널 5: 퍼넬

6: 전자총 6a: 전자빔

7: 편향장치 8: 블랙 매트릭스

9: 형광체층 10: 형광체 스크린

11: 메탈백층 11a: 증착층

11b: 공증착층 12: 섀도우 마스크

13: 마스크 프레임 14: 스터드핀

15: 스프링

본 발명의 제 1 태양(어스펙트)는 칼라음극선관으로서, 투광성의 패널과, 상기 패널의 내부면에 형성된 형광체층과, 상기 형광체층 상에 설치된 메탈백층을 구비하고, 상기 메탈백층이 제 1 금속과 열흡수율이 높은 금속산화물의 공증착층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 1 태양에서, 메탈백층은 형광체층 상에 형성된 제 2 금속층과, 상기 제 2 금속층 상에 형성된 공증착층을 구비할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 금속을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 1 태양에서는 공증착층을 구성하는 제 1 금속을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 할 수 있다. 또한, 공증착층을 구성하는 열흡수율이 높은 금속산화물을 Fe₂O₃, Fe₃O₄, NiO, NiFe₂O₄, Cr₂O₃, MnO₂, CoO로부터 선택되는 적어도 1종류의 천이금속산화물로 할 수 있다.

본 발명의 제 2 태양은 칼라음극선관의 제조방법으로서, 투광성의 패널 내부면에 형광체층을 형성하는 공정과, 상기 형광체층 상에 메탈백층을 형성하는 공정을 구비하고, 상기 메탈백층의 형성공정은 제 1 금속과 열흡수율이 높은 금속산화물의 공증착층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 태양에서 메탈백층의 형성공정은 형광체층의 상에 제 2 금속으로 이루어진 증착층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 금속으로 이루어진 증착층상에 공증착층을 형성하는 공정을 구비할 수 있다. 그리고, 제 2 금속을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 2 태양에서는 공증착층을 형성하는 제 1 금속을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 할 수 있다. 또한, 공증착층을 형성하는 열흡수율이 높은 금속산화물을 Fe₂O₃, Fe₃O₄, NiO, NiFe₂O₄, Cr₂O₃, MnO₂, CoO로부터 선택되는 적어도 1종류의 천이금속산화물로 할 수 있다.

본 발명의 제 3 태양은 증착용 복합재료로서, 심재와 이 심재를 덮고 밀착시켜 설치한 외장재를 구비하고, 상기 심재가 제 1 금속의 분말체와 열흡수율이 높은 금속산화물의 분말체의 혼합물로 구성되고, 상기 외장재가 제 2 금속으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 태양에서 제 1 금속을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 할 수 있다. 또한, 제 2 금속도 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 할 수 있다. 또한, 열흡수율이 높은 금속산화물을 Fe₂O₃, Fe₃O₄, NiO, NiFe₂O₄, Cr₂O₃, MnO₂, CoO로부터 선택되는 적어도 1종류의 천이금속산화물로 할 수 있다.

본 발명의 칼라음극선관에서는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 제 1 금속과, Fe₂O₃, Fe₃O₄, NiO, NiFe₂O₄등의 고열흡수율의 금속산화물의 공증착층을 포함하는 메탈백층이 설치되어 있다. 이 메탈백층은 형광체로부터의 형광의 반사나 전위를 안정시키는 등 메탈백층으로서의 본래의 기능을 유지하고 있고, 사용중의 박리·탈락이 없고, 안정적이고 높은 열흡수성을 갖고 있다. 또한, 이 메탈백층은 칼라음극선관 제조시의 가열공정을 거쳐도, 조성성분이 서로 확산되지 않고 반사율의 저하가 발생하지 않는다. 따라서, 이 칼라음극선관에서는 휘도가 높고 섀도우 마스크의 도밍이 대폭 억제되어 양호한 표시특성이 얻어진다.

그리고, 이와 같은 칼라음극선관의 메탈백층은 본 발명의 증착용 복합재료를 사용하여 진공증착을 실시함으로써 용이하게 형성할 수 있다. 즉, 종래부터 사용되고 있는 Al 등의 증착원을 본 발명의 증착용 복합재료로 바꾸는 것만으로, 큰 공정의 추가나 변경을 실시하지 않고 고열흡수성의 메탈백층을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 증착용 복합재료는 종래의 증착용 재료와 동등 가격으로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 칼라음극선관에서의 메탈백층의 형성에서는 본 발명의 증착용 복합재료를 사용하지 않고 다른 형성방법을 채용할 수 있다. 그 때, 제 2 금속으로 이루어진 증착층과 공증착층의 경계가 불명료해지는 것과 같은 형성방법을 채용할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 증착용 복합재료의 실시예의 개략 구성을 도시한 횡단면도이다. 이 도면에서 부호 "1"은 제 1 금속의 분말체와 고열흡수율의 금속산화물 분말체의 혼합물로 이루어진 둥근 봉형상의 심재를 나타내고, 부호 "2"는 이 심재(1)를 덮도록 밀착시켜 설치한 제 2 금속으로 이루어진 원통형상의 외장재(슬리브)를 나타낸다.

이 실시예의 증착용 복합재료에서 심재(1)를 구성하는 제 1 금속의 분말체로서는 알루미늄(Al) 분말체, 또는 Al를 주체로 하여 소량의 마그네슘(Mg), 망간(Mn) 등의 금속이 함유된 금속의 분말체를 들 수 있다. 메탈백층으로서 하층의 형광체의 특성을 열화시키지 않고 전자의 반사계수가 작고, 전성 및 연성이 풍부한 금속이면 상기한 금속에 한정되지 않고 사용할 수 있다.

또한, 외장재(2)를 구성하는 제 2 금속으로서도 상기한 Al 또는 Al 합금을 사용할 수 있지만, 메탈백층으로서 형광체의 특성을 열화시키지 않고 전자의 반사계수가 작고, 전성 및 연성이 풍부한 금속이면 종류를 불문하고 사용할 수 있다. 또한, 심재(1)를 구성하는 제 1 금속과 외장재를 구성하는 제 2 금속은 동종이어도 이종이어도 좋지만, 제 1 금속은 제 2 금속과 동시에 또는 그보다 뒤늦데 증발하도록 조합을 선택하는 것이 바람직하다.

제 1 금속의 분말과 함께 심재(1)를 구성하는 고열 흡수율의 금속산화물로서는 Fe₂O₃, Fe₃O₄, NiO, NiFe₂O₄, Cr₂O₃, MnO₂, CoO 중에서 1종류 또는 2종류 이상의 천이 금속산화물을 선택할 수 있다. 열흡수율이 높고 진공증착시에 분해되지 않고, 또한 분말체로서의 흡습성이 작고 안정된 것이면, 상기한 산화물에 한정되지 않고 사용할 수 있다. 또한, 형광체층에 도전성을 부여함으로써 전하의 축적을 방지한다는 메탈백층으로서의 기능을 충분히 갖게 하기 위해 NiO나 NiFe₂O₄와 같은 도전성이 양호한 금속산화물의 사용이 특히 바람직하다.

심재(1)를 구성하는 제 1 금속분말체의 입자직경은 평균입자직경이 10∼100㎛이고 최대입자직경을 250㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 고열흡수율의 금속산화물 분말체의 입자직경은 평균입자직경이 30㎛ 이하에서 최대입자직경이 100㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 제 1 금속분말체 및 금속산화물 분말체의 입자직경이 상기 범위를 벗어난 경우에는, 제 1 금속과 고열흡수율의 금속산화물을 효율좋게 공증착할 수 없다. 특히, 제 1 금속의 입자가 고열흡수율의 금속산화물의 입자를 감싸 들이면서(주위를 둘러싸면서), 증발하기 쉽도록 금속산화물의 분말체는 가능한한 입자직경을 작게 하는 것이 바람직하다. 그리고, 제 1 금속분말체와 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다.

또한, 심재(1)를 구성하는 혼합물 속에서의 고열흡수율의 금속산화물 분말체의 혼합비율은 4∼20원자%로 하는 것이 바람직하다. 금속산화물 분말체의 비율이 4원자% 미만에서는 충분히 높은 열흡수성을 갖는 메탈백층이 얻어지지 않는다. 또한, 금속산화물 분말체의 비율이 20원자%를 초과하면 증착용 복합재료를 제조할 때의 전성·연성이 현저하게 저하될 뿐만 아니라, 금속과 금속산화물이 공증착하기 어려워지고, 증착잔사가 많아지므로 바람직하지 않다.

이 실시예의 증착용 복합재료를 제조하는 데에는 우선 제 1 금속분말체와 고열흡수율의 금속산화물 분말체를 균일하게 혼합하고, 둥근 봉형상으로 성형한 후, 얻어진 성형체를 Al, 또는 Al을 주체로 하여 소량의 마그네슘(Mg), 망간(Mn) 등을 포함하는 합금의 제 2 금속의 원통체내에 삽입하고 빈틈없이 충전한다. 그 후, 원통체의 일단을 밀봉하고, 타단으로부터 내부의 공기를 제거하고 이 단부도 밀봉한다. 내부의 공기를 제거하는 작업은 심재와 외장재에 의해 강고한 밀착을 얻기 위한 것이다.

다음에, 성형체가 삽입·충전된 복합재를 드로잉 가공하여 성형체와 통체를 일체화한다. 여기에서, 드로잉 가공은 냉간, 온간 및 열간 중 어느 것이어도 좋지만, 증착특성이 손상되지 않도록 표면의 산화에 충분히 신경을 쓸 필요가 있다.

이와 같이 구성되는 실시예의 증착용 복합재료를 사용하고, 이하에 도시한 바와 같이 하여 칼라음극선관의 메탈백층을 형성할 수 있다.

즉, 실시예의 증착용 복합재료를 사용하여 통상의 저항가열방식에 의해 진공증착을 실시한다. 증착시의 가열방식으로서는 전기저항가열 외에 고주파 유도가열, 전자선 가열 등을 사용할 수 있다. 이 때, 우선 외장재를 구성하는 제 2 금속(Al 또는 Al합금)이 용융하여 증발하고, 다음에 심재를 구성하는 제 1 금속의 분말체와 고열흡수율의 금속산화물의 분말체의 혼합물이 진공 속에서 증발해간다.

심재의 증착에 대해서는, 고열흡수율의 금속산화물은 융점이 매우 높고(예를 들어 Fe₃O₄의 융점은 1600℃), 통상의 가열온도(700℃정도)에서는 증발할 수 없지만 Al 등의 제 1 금속분말체와 혼합된 상태로 가열되면, 상기한 금속산화물의 분말체가 제 1 금속분말체에 감싸 들여진(주위를 둘러싼) 상태에서 함께 증발하는 것으로 생각된다. 즉, Al등의 금속 입자가 금속산화물 입자의 캐리어로서 작용하고, 금속입자가 증발할 때 금속산화물 입자를 감싸들여 진공 속에서 증발하므로, 금속입자와 고열흡수율의 금속산화물 입자를 700℃ 정도의 온도에서 함께 증착시킬 수 있다.

이렇게 하여, 우선 외장재를 구성하는 제 2 금속(Al 등)으로 이루어진 증착층이 형성되고, 그 위에 제 1 금속(Al등)과 고열흡수율의 금속산화물의 공증착층이 형성되어 메탈백층이 완성된다. 공증착층은 열흡수율이 높은 금속산화물을 함유하고 있고 열흡수성이 매우 뛰어나다. 여기에서, 제 2 금속의 증착층과 그 위에 형성된 공증착층의 경계는 명료하지 않은 경우도 있다.

또한, 실시예의 증착용 복합재료를 사용한 메탈백층의 형성에서는 제 2 금속으로 이루어진 증착층과, 제 1 금속과 고열흡수율의 금속산화물의 공증착층을 진공속에서 연속적으로 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 제 2 금속의 증착층을 형성한 후, 일단 대기에 노출시키고 나서 다시 진공상태로 만들어, 상기 공증착층을 형성해도 좋다.

이렇게 하여 실시예의 증착용 복합재료를 사용하여 증착을 실시함으로써 형광체로부터의 발광의 반사나 전위를 안정시키는 등 메탈백층으로서의 소망의 특성을 유지하고, 또한 사용중의 박리·탈락이 없고 안정적이고 열흡수성이 높은 메탈백층을 형성할 수 있다. 또한, 종래부터 사용되고 있는 Al 등의 증착원을 실시예의 증착용 복합재료로 바꾸는 것만으로 큰 공정의 추가나 변경을 실시하지 않고 고열흡수성의 메탈백층을 형성할 수 있다.

또한, 이 메탈백층은 칼라음극선관 제조에서의 가열공정을 거쳐도 조성성분이 상호 확산되지 않고 반사율의 저하가 발생하지 않는다. 따라서, 휘도가 높고 섀도우 마스크의 도밍 특성이 대폭적으로 개선된 칼라음극선관이 얻어진다.

실시예의 증착용 복합재료(Al 분말체와 NiO 분말체의 혼합물로 이루어진 심재의 둘레에 Al의 외장재가 설치된 구조를 갖는다)에 의해 형성된 메탈백층과, 일본 특개2000-87220호 공보에 개시된 클래드 와이어형의 증착재에 의해 형성된 메탈백층의 각각에 대해서 층속의 원소농도(두께 방향)를 가열 공정의 전후에서 분석·측정했다. 측정은 오거(Auger) 전자분광 분석장치를 사용하여 실시했다. 실시예의 증착용 복합재료에 의해 형성된 메탈백층에 대한 측정결과를 도 2에 도시한다. 이 메탈백층에서는 가열공정의 전후에서 원소농도의 그래프에 변화가 거의 보이지 않았다. 또한, 공지예의 증착재에 의해 형성된 메탈백층의 증착 직후의 측정결과를 도 3a에 가열후의 측정결과를 도 3b에 각각 도시한다.

이들 그래프로부터 이하의 것이 확인되었다. 즉, 실시예의 증착용 복합재료에 의해 형성된 메탈백층에서는 Ni원자는 산소와 강하게 결합한 상태에서 존재하므로 가열공정을 거쳐도 확산하는 것은 전혀 가능하지 않다. 이에 대하여, 공지예의 증착재에 의해 형성된 메탈백층은 증착직후는 도 3a에 도시한 바와 같이 형광면에 가까운 쪽으로부터 차례로 Al층과 Ni층이 적층된 구조를 갖고 있지만, 가열에 의해 Al와 Ni가 상호 확산되어 만난다. 그리고, 형광면에 근접하는 Al층 속의 Ni농도가 상당히 높아진다.

다음에, 실시예의 증착용 복합재료를 사용하여 형성되는 메탈백층을 갖는 칼라음극선관을 도면에 기초하여 설명한다.

이 칼라음극선관은 도 4에 도시한 바와 같이 유리제의 패널(3)과 퍼넬(funnel)(4) 및 넥(neck)(5)으로 이루어지고, 내부가 진공으로 유지된 외관용기를 갖고 있다. 이 외관용기의 넥(5)의 내부에는 3개의 전자빔(6a)을 방출하는전자총(6)이 배치되고, 퍼넬(4)의 외측에는 발생하는 자계로 전자빔(6a)을 편향시키는 편향장치(7)가 배치되어 있다.

패널(3)의 내부면에는 도 5에 확대하여 도시한 바와 같이 블랙 매트릭스(8)와 소정의 패턴으로 배열된 각 색의 형광체층(9)으로 이루어진 형광체 스크린(10)이 형성되고 그 위에 메탈백층(11)이 형성되어 있다.

메탈백층(11)은 상기한 실시예의 증착용 복합재료를 사용하여 진공증착함으로써 형성된 것이고 이하에 도시한 구조를 갖는다. 즉, 이 메탈백층(11)은 증착용 복합재료의 외장재를 구성하는 제 2 금속(예를 들어 Al)의 증착에 의해 형성된 제 1 증착층(11a)과, 그 위에 형성된 심재를 구성하는 성분의 공증착층(Al과 같은 제 1 금속과 고열흡수율의 금속산화물의 공증착층)(11b)을 구비하고 있다.

제 1 증착층(11a)과 공증착층(11b)의 경계는 명료하지 않는 경우도 있다. 메탈백층(11) 전체의 두께는 0.1∼0.5㎜으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 패널(3)의 내측에는 3개의 전자빔(6a)이 각각 대응하는 색의 형광체층으로 방출되어 부딪히도록 색선별을 실시하는 섀도우 마스크(12)가 형광체 스크린(10)에 대향하여 배치되어 있다. 섀도우 마스크(12)의 주변부(스커트부)에는 마스크 프레임(13)이 부착되고, 이 마스크 프레임(13)이 패널(3)의 내벽면에 부착된 스터드핀(14)에 스프링(15) 등을 통하여 걸어 고정되어 있다. 또한, 휘도나 콘트라스트, 발광색도 등의 개선을 위해 형광체 스크린(10)과 패널(3) 사이에 형광체의 발광색에 대응한 색의 칼라필터(도시를 생략)를 설치할 수 있다.

이와 같은 칼라음극선관에서는 형광체 스크린(10)상에 소망의 기능을 갖고,사용중의 박리·탈락이 없고 안정적이며 열흡수성이 높은 메탈백층(11)이 형성되어 있으므로 섀도우 마스크(12)의 도밍이 억제되고 표시특성이 대폭 향상된다.

다음에, 본 발명을 구체적 실시예에 기초하여 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

함유산소농도 1000ppm 이하의 질소가스 아토마이즈(atomize)Al 분말체(최대입자직경 150㎛, 평균입자직경 70㎛)와, 최대입자직경 30㎛이고, 평균입자직경이 5㎛인 Fe₃O₄분말체를 각각 준비했다. 그리고, 이 분말체를 Al 분말체: Fe₃O₄분말체=8.5:1.5의 비율(원자비)로 혼합한 후, 혼합분말체를 유압 프레스를 사용하여 성형하여 외부직경 5㎜, 길이 30㎝의 둥근 봉형상의 성형체를 얻었다.

한편, 외장재로서 내부직경 5㎜, 외부직경 12㎜, 길이 35㎝의 순 Al제(순도 99.9%)의 원통형상 슬리브를 준비했다.

다음에, 순 Al제의 원통형상 슬리브를 산 세척하고, 표면의 산화피막이나 오염물질을 제거한 후 중공내부에 Al 분말체와 Fe₃O₄분말체의 혼합물로 이루어진 성형체를 삽입했다. 그리고, 순 Al제 슬리브의 일단을 밀봉하고, 타단으로부터 내부의 공기를 제거한 후 이 단부도 밀봉했다.

이렇게 얻어진 복합재에 대하여 이하에 도시한 바와 같이 하여 냉간 드로잉 가공을 실시했다. 즉, 이 복합재에 대해 1회의 가공율이 5∼10%의 단면적의 감소율이 되도록 와이어 드로잉 다이를 선택하면서 반복하여 드로잉 가공을 실시하고,외형 1.7㎜의 증착용 복합재료를 얻었다. 또한, 실시예에서는 냉간 드로잉 가공을 실시했지만, 온간 또는 열간에서의 드로잉 가공이어도 좋다.

다음은 얻어진 증착용 복합재료를 소정의 길이로 절단하고 증착에 제공했다. 즉, 소정의 길이로 절단한 증착용 복합재료를 저항가열방식의 증착보트(boat)에 공급함과 동시에, 내면에 형광체층이 형성된 패널을 진공실내에 설치했다. 그리고 진공실내를 배기하고, 소정의 진공도가 된 시점에서 증착보트에 통전을 개시했다.

우선, 증착보트를 예비가열하여 흡입저장되어 있는 가스를 배출한 후, 700℃ 정도의 온도로 가열(본 가열)하고 증착용 복합재료를 진공증착시키고 형광체층상에 막두께 0.1∼0.5㎜의 메탈백층을 형성했다.

이렇게 하여 형성된 메탈백층은 처음 형성된 Al제 슬리브(외장재)로부터 유래한 순 Al로 이루어진 제 1 증착층과, 뒤늦게 증착·형성된 Al과 Fe₃O₄의 공증착층으로 구성되는 것이었다. 그리고, 얻어진 메탈백층의 열흡수율은 0.27로서, 순 Al의 메탈백층의 열흡수율(0.16)에 비해 매우 높은 것이었다. 또한, 증착잔사는 거의 보이지 않았다.

실시예 2

함유산소농도 100ppm 이하의 급냉 원심 분무법으로 작성한 Al분말체(최대 입자직경 70㎛, 평균입자직경 65㎛)와, 최대입자직경 20㎛이고 평균입자직경이 5㎛인 NiO분말체를 각각 준비했다. 그리고 이 분말체를 Al분말체:NiO 분말체=9:1의 비율(원자비)로 혼합한 후, 혼합분말체를 유압 프레스를 사용하여 성형하고 외부직경 5㎜, 길이 30㎝의 둥근 봉형상의 성형체를 얻었다.

한편, 외장재로서 내부직경 5㎜, 외부직경 12㎜, 길이 35㎝의 순 Al제(순도 99.9%)의 원통형 슬리브를 준비했다.

다음에, 순 Al제의 원통형상 슬리브를 산세척하고, 표면의 산화피막이나 오염물질을 제거한 후, 중공내부에 Al분말체와 Fe₃O₄분말체의 혼합물로 이루어진 성형체를 삽입했다. 그리고, 순 Al제 슬리브의 일단을 밀봉하고, 타단으로부터 내부의 공기를 제거한 후 이 단부도 밀봉했다.

이렇게 하여 얻어진 복합재에 대하여 이하에 도시한 바와 같이 하여 냉간 드로잉 가공을 실시했다. 즉, 이 복합재에 대해, 1회의 가공율이 5∼10%의 단면적의 감소율이 되도록 와이어 드로잉 다이를 선택하면서 반복하여 드로잉 가공을 실시하고, 외형 1.7㎜의 증착용 복합재료를 얻었다. 또한, 실시예에서는 냉간 드로잉 가공을 실시했지만, 온간 또는 열간에서의 드로잉 가공이어도 좋다.

다음은 얻어진 증착용 복합재료를 소정의 길이로 절단하고, 증착에 제공했다. 즉, 소정의 길이로 절단한 증착용 복합재료를 저항가열방식의 증착보트에 공급함과 동시에, 내면에 형광체층이 형성된 패널을 진공실내에 설치했다. 그리고, 진공실내를 배기하고 소정의 진공도가 된 시점에서 증착 보트에 통전을 개시했다.

우선, 증착보트를 예비 가열하여 흡입저장되어 있는 가스를 배출한 후, 700℃ 정도의 온도에서 가열(본 가열)하고 증착용 복합재료를 진공증착시키고, 형광체층상에 막 두께 0.1∼0.5㎜의 메탈백층을 형성했다.

이렇게 하여 형성된 메탈백층은 처음 형성된 Al제 슬리브(외장재)에 유래하는 순 Al로 이루어진 제 1 증착층과, 뒤늦게 증착·형성된 Al와 NiO의 공증착층으로 구성되는 것이었다. 그리고, 얻어진 메탈백층의 열흡수율은 0.32로서, 순 Al의 메탈백층의 열흡수율(0.16)에 비해 매우 높은 것이었다. 또한, 증착잔사는 거의 보이지 않았다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이 실시예의 칼라음극선관에서는 형광체로부터의 발광의 반사나 전위를 안정시키는 등의 본래의 기능을 유지하고, 사용중의 박리·탈락이 없고 안정적이고 열흡수성이 높은 메탈백층이 형성되어 있으므로 섀도우 마스크의 도밍이 대폭 억제되어 표시특성이 향상된다.

또한, 메탈백층의 형성에 사용하는 Al등의 증착원을 본 발명의 증착용 복합재료로 변경하는 것만으로 큰 공정의 추가나 변경없이 고열흡수성의 메탈백층을 형성할 수 있다.

또한, 실시예의 증착용 복합재료는 종래의 알루미늄의 증착용 재료와 동등 가격으로 제조할 수 있고 2층 구조의 메탈백층을 형성하는 경우에도 큰 공정의 추가나 변경이 없이 단일한 증착용 복합재료를 사용하여 형성할 수 있다.

Claims (16)

1. 투광성의 패널과, 상기 패널의 내부면에 형성된 형광체층과, 상기 형광체층 상에 배치된 메탈백층을 구비하고,

   상기 메탈백층이 제 1 금속과 열흡수율이 높은 금속산화물의 공증착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 메탈백층이 상기 형광체층상에 형성된 제 2 금속층과, 상기 제 2 금속층 상에 형성된 상기 공증착층을 갖는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 금속이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기한 열흡수율이 높은 금속산화물이 Fe₂O₃, Fe₃O₄, NiO, NiFe₂O₄, Cr₂O₃, MnO₂, CoO로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 천이금속산화물인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 금속이 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 공증착층을 구성하는 열흡수율이 높은 금속산화물이 Fe₂O₃, Fe₃O₄, NiO, NiFe₂O₄, Cr₂O₃, MnO₂, CoO로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 천이금속산화물인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관.
7. 투광성 패널의 내면에 형광체층을 형성하는 공정과, 상기 형광체층 상에 메탈백층을 형성하는 공정을 구비하고,

   상기 메탈백층의 형성 공정이 제 1 금속과 열흡수율이 높은 금속산화물의 공증착층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 메탈백층의 형성공정이 상기 형광체층 상에 제 2 금속으로 이루어진 증착층을 형성하는 공정과, 상기 증착층상에 상기 공증착층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 제조방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 제 1 금속이 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 제조방법.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 열흡수율이 높은 금속산화물이 Fe₂O₃, Fe₃O₄, NiO, NiFe₂O₄, Cr₂O₃, MnO₂, CoO로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 천이금속산화물인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 제조방법.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 제 2 금속이 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 제조방법.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 공증착층을 형성하는 열흡수율이 높은 금속산화물이 Fe₂O₃, Fe₃O₄, NiO, NiFe₂O₄, Cr₂O₃, MnO₂, CoO로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 천이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 제조방법.
13. 심재와, 이 심재를 덮고 밀착시켜 설치한 외장재를 구비하고, 상기 심재가 제 1 금속 분말체와 열흡수율이 높은 금속산화물의 분말체의 혼합물로 구성되고,

    상기 외장재가 제 2 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 증착용 복합재료.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 제 1 금속이 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 증착용 복합재료.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 제 2 금속이 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 증착용 복합재료.
16. 제 13 항에 있어서,

    상기 열흡수율이 높은 금속산화물이 Fe₂O₃, Fe₃O₄, NiO, NiFe₂O₄, Cr₂O₃, MnO₂, CoO로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 천이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 증착용 복합재료.