KR830000323B1 - 발광 스크린의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

발광 스크린의 제조방법

제1도는 본 발명의 방법을 실시하는 장치를 도시한 개요도.

제2도는 본 발명의 방법에 따라 제조하는 발광스크린 일예의 단면도.

제3도는 본 발명의 방법에 따라 제조된 발광스크린을 가진 음극선관의 일예를 도시한 개요도.

본 발명은 기판을 고온으로 가열하여, 고온에서 기판에 화합물의 용액을 접촉시켜, 이들 화합물의 용액을 고온에서 발광재질로 변환시키는, 것에 의해 형광층을 가진 기판을 구비한 발광스크린 제조 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 제조된 발광스크린 및, 상기 발광스크린을 가진 음극선관에 관한 것이다.

발광스크린의 기판에 용액이 분무되는 상기 언급된 형태의 제조 방법은 독일특향공개 제 2,516,206호에 기재된다. 이 공지의 방법은 발광층의 박막이 균일한 두께를 가지지 못하며, 또한 기판에 대한 접착력이 충분치 못하다는 결점이 있다. 형성된 발광스크린을 이후에 고온 열처리 할 필요가 있을 경우, 상술된 고착력의 결점이 특히 뚜렷하게 된다. 최적의 발광특성을 얻기 위해서 통상적으로 필요한 열처리에 있어서, 발광층이 기판으로 부터 완전히 또는 부분적으로 분리되게 된다.

이와 같은 공지의 기술에 의해 제조된 스크린의 중대한 결점은 음극선관에 사용하는 경우에, 발광스크린이 고밀도의 여기 상태에 영향을 받지 않아야만 한다는 것이다. 스크린이 고밀도의 여기 상태에 예속될때, 스크린은 열적으로 고부하 상태에 예속되며, 또한, 부분적으로 언급된 고착력의 부족한 상태에 기인하여, 발광층과 기판 사이의 열전도가 저하되므로써, 그 결과, 발광층의 연소 및/또는 기판으로 부터의 발광층의 분리에 기인한 스크린의 불완전한 상태가 초래된다.

발광층으로서의 분말층을 가지며 텔레비젼 화상표시용의 통상의 음극선관에 광범위하게 현재 사용하는 발광스크린에 있어서는 여기 밀도가 0.01w/㎠ 정도의 값을 갖는다. 분말층을 가진 스크린에 대한 특별한 경우에 허용되는 최대의 부하는 약 0.5w/㎠이다. 그러나, 어떤 경우에는 예로서, 5w/㎠ 이상의 부하를 허용할 수 있는 발광스크린이 필요한 경우가 있다. 이러한 고부하의 스크린은 대단히 밝은 광점 생성용 음극선관에 사용된다.

이와 같은 광점은 이동 또는 고정 광원으로서 사용되거나 또는 대단히 밝은 화상을 형성하는데 사용될 수 있다. 대단히 밝은 이동 또는 고정 광원은, 예로서, 정보 캐리어 상의 정보 트랙을 광학적으로 주사하는 장치에 또는 사진 화상을 텔레비젼 화상으로 변환하는 필립(film) 주사기에 필요하다.

큰 부하를 허용할 수 있는 발광 스크린은 화학적 개스(gas) 수송반응(화학증착 : CVD)에 의해서, 또는 용액으로 부터 단결정기판상의 에피택셜 성장(액상 에피텍셜 성장 : LPE)에 의해서 제조될 수 있다.

그러나, 상기 방법들은 비교적 고가의 비용을 초래하며, 또한 이들 처리가 극히 한정적이라는 결점이 있다. 또한, LPE 방법은 기판으로서의 단결정을 필요로 하는데, 기판선정에 있어 대단한 제한을 받게 된다. 또한 CVD의 반응처리가 대단히 느리다는 결점이 있다.

본 발명은 기판과 접촉시킬 필요가 있는 입자의 칫수에 조건을 부여하는 것에 의해서, 서문에 언급된 방법에 의해 커다란 부하를 허용할 수 있는 발광스크린을 얻을수 있다는 생각에 근거한 것이다.

본 발명은 기판을 고온으로 가열하는 단계와, 상기 고온에서 기판에 화합물의 용액을 접촉시켜 이들 화합물을 발광 재질로 변환시키는 단계를 포함하여, 발광층을 가진 기판을 구비한 발광스크린 제조 방법에 있어서, 분산상의 상기 용액을 함유하는 인정 에어러숄(aerosol)을 상기 기판상에 분무시키는 것을 특징으로 한다.

상기의 “에어러솔”이란 용어는 하나의상(분산상)이 다른 하나의 상(분산매체)내에 고체 입자 또는 작은 물방울로서 분산되며, 분산매체가 개스 및/또는 증기의 형태로 되는 2상제를 의미한다. 또한 안정에어러솔은 적어도 1분동안 입자 또는 작은 물방을의 칫수 분포에 어떠란 변화도 생기지 않는 상술한 2상계를 의미를 한다.

본 발명의 방법은 발광층이 균일한 두께를 가지며, 기판에 대단히 양호하게 접착되는 발광스크린을 생성한다. 이것은 기판상에 대단히 많은 결정핵을 형성하는 대단히 작은 물방울을 함유한 안정 에어러솔을 사용한 결과이다. 실험에 의하면, 본 발명의 방법에 의해 제조된 발광스크린에 있어 발광층이 기판에 접착될 수 있으며, 접착제의 강도와 기판자체의 강도간의 차이가 없게 된다. 이와 같은 양호한 접착에 따라서, 본 발명의 방법에 의해 제조된 발광스크린은 발광층과 기판사이에서 훌륭한 열도전성을 갖게 된다. 따라서, 발광스크린은 발광스크린으로 부터 기판을 통한 열 방출이 만족스럽게 행해지므로 고밀도의 여기 상태에서 작동될 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 발광스크린의 일실시예는 기판에 접착되는 상호 인접하는 미세입자 결정봉으로 발광층을 구성하며, 이 봉형상의 결정이 길이축이 기판의 표면에 대해 수직이 되게함을 특징으로 한다. 이와 같은 실시예의 장점은 발광층의 열전도성이 대단히 높다는 것이다.

본 발명의 방법에 의해 제조된 발광스크린을 구비한 음극선관은 스크린 부하가 5w/㎠을 초월하는 경우에 적합하며, 고부하 상태의 발광 스크린을 사용하는 전술한 특정 분야에 이용될 수 있다는 장점이 있다.

전술한 CVD 및 LPE 방법에 비해 본 발명의 방법은 더욱 값싸고 용이하게 수핼될 수 있다는 장점이 있다. 또한 기판으로서 필히 단결정을 사용할 필요가 없으며, 자동적으로 신속히 대량 생산할 수 있다는 것이다.

본 발명의 방법에 필요한 바와 같은 안정한 에어러솔을 제조하는 각종 방법 및 장치는 이미 알려져 있다. 적당한 염분류의 용액을 기체학적으로 분무화하는 것이 가능하다. 또한, 용액을 진동 밸브를 사용하여 분무화시키거나 또는 초음파 분무화기(예로서, 씨. 엔. 데이비, 에어러솔 사이언스, 아카데믹 프레스, 런던, 뉴욕(1966)참조)를 사용할수도 있다.

본 발명의 방법에 있어서, 0.1μm 내지 10μm 양호하게는 0.5μm 내지 5μm의 평균 물방울 칫수를 가진 에어러솔을 사용하는 것이 유리하다. 전술한 에어러솔을 사용하면, 발광층의 접착, 열전도성 및 성장속도에 관련하여 최적의 것이 확실히 얻어진다. 전술한 평균 물방울 크기는 물방울이 대단히 크게 보유되는 1개 이상의 용기를 통해 에어러솔은 안정하므로, 이것을 분무될 기판에 공급관을 통해 용이하게 공급할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 극성유기용제 또는 수증내의 화합물 조성 원소의 초산염류, 염화염류, 아세틸산염류, 알콜류 및/또는 질산염류로 구성된 에어러솔과 같은 산화물상태의 회토류 원소로된 발광체인 발광층을 제조하는데 적함하다. 산화물상태의 회토류 원소로된 발광체는 원자번호(39) 및 원자번호 57 내지 71를 가진 원소의 1종류 이상의 유기화합물로 조성된 발광재질을 의미한다.

이와 같은 재질들은, 예로서, 상기 원소의 산화물류, 규산염류, 붕산염류, 알루민산염류, 바나듐산염류, 옥시설파이드류 및 옥시할라드류이다. 또한, 알칼리 토류 금속 알루민산염류와 같은 란탄 원소에 의해 활성화된 산화물상태의 화합물도 이들 재질에 속한다.

적당한 극성 유기용제는, 예로서, 에틸렌글리콜 모노에틸에에테르, 아세틸아세톤, 디메틸포르말 및 부틸아세테이트이다. 규산염류, 알루민산염류 및 붕산염류의 발광체는 상기 용제내에 용해된 실란, 테트라에틸오토붕산염, 알루민아세틸산염, 트리부틸붕산염 및 트리이소프로필 붕산염과 같은 유기 화합물로 조성된 에어러솔로 제조될 수 있다.

본 발명의 발명에 있어서는, 기판이 분무중 300°내지 700℃의 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 이러한 기판 온도는, 통상 실제로 사용되는 에어러솔을 공급 속도 및 용체를 사용하여 에어러솔의 대부분을 액상으로 기판상에 피착시킬 수 있게 한다. 기판상의 용제의 증발 및/또는 분해, 또한, 이후의 염분의 분해 및 발광재질의 형성은 기판상에서 행해지며, 발광층의 적당한 접착 및 균일성이 촉진된다.

본 발명의 방법에 있어서는, 석영 또는 석영유리 또는 산화 알루민 재질의 기판을 이용하는것이 바람직하다. 산화알루민은 고온에서 소결된 다결정 형태 또는 단결정 형태(사파이어, 코런덤)에 사용될수도 있다. 상기 재질은 발광재질에 양호하게 피착되며, 고온 및 온도 변화에 결뎌낼 수 있다.

본 발명의 방법에 있어서는, 제조된 발광스크린을 900°내지 1500℃의 온도로 최종 열처리 하는 것이 유리하다. 이미 공지되어 있는 이러한 최종 열처리에 의해서, 발광특성이 뛰어나게 개선된다. 그 이유로서는 이와 같은 열처리에 의해 발광층의 결정구조를 개선했기 때문이다.

이하 첨부된도면을 첨부하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제1도에 도시한 본 발명 방법의 실시장치에 있어서, 에어러솔은 기체학적인 분무화에 의해서 형성된다. 이같은 목적을 위해, 캐리어개스, 즉 일반적으로 공기를 화살표로 도시한 방향으로 제1도의 장치를 통과시킨다. 공기는 순서적으로 용기(1) 및 (2)를 통해, 여기서 잠깐 보유된후, 유량제(3), 역류방지병(4) 및 정화병(5)를 통과한다.

상기 정화병(5)는 발광층의 제조에 사용된 성분원소의 염분류 용제(7A)와 같은 용제(5A)로 채워지며, 상기 용제(5A)에 의해서 공기가 축축히 적셔진다. 분무화기(7)의 구멍(6)으로부터 유출된 공기는 흡입관(6A)의 출구를 통과한다.

이 흡입관(6A)의 다른단은 분무화기(7)내에 존재하는 염분류의 용액(7A)에 존재한다. 흡입관(6A)의 출구를 통과하는 공기는 용제를 흡입하며, 흡입된 용제를 분무화된 에어러솔로 만든다. 이후, 에어러솔은 구상용기(8)을 통하며, 여기서 작은 물방울이 보유되며, 이후 산란구상용기(9)를 통해 노즐(nozzle)(10)에 공급된다. 가요성호스(hose)(11)은 구상용기(8)을 산란구상용기에 연결하여 제조된 발광스크린의 기판(12)의 표면에서 노즐(10)을 지그재그(zig-zag) 형상으로 이동시키게 된다. 기판(12)는 가열판(13)에 의해서 가열된다.

[실시예 1]

이트륨 아세틸 아세테이트를 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르(셀로솔브)에 넣어, 24.99mg/ml의 이트륨(Y)가 함유된 용액을 만든다. 이 용액에 초산테른븀(Tb)을 첨가하여, 셀로솔브 1ml당 0.45mg의 테르븀(Tb)가 제1도에서 도시된 장치내에서 공기에 의해 분무화된다. (1분당 10l의 속도) 공기는 정화병(5)내에서 셀로솔브에 의해 축축히 적셔진다. 분무화기의 구멍(6)의 직경은 1mm이며, 흡입관(6A)의 출구의 직경은 0.5mm이다. 약 20ml 1시간의 용액(7A)가 사용된다. 이것에 의해서 얻어진 에어러솔은 안정되며 가소성호스(11)을 통해 노즐(10)에 공급될때 작은 물방울의 칫수 분포는 실제로 변화되지 않는다. 약 25mm의 직경을 가진 연마되고 조심스럽게 정화된 석영유리판을 발광스크린에 대한 기판(12)로서 사용한다. 상기 석영유리판을 520℃의 온도로 가열하고 이 석영유리판에 에어러솔을 2시간동안 분무시키므로써, 그 결과 막의 두께가 약 1.0μm인 Y_1·9gT_b0·02O₃의 조성을 가진 발광층이 형성된다. 이후, 스크린을 공기중에서 1000℃에서 반시간동안 가열하여, 발광층의 결정구조 및 발광층을 개선시킨다. 형성된 발광층은 기판에 대해 수직방향인 길이축을 가진 봉 형상의 미세결정의 덩어리로 구성되며, 이 봉형상의 결정은 기판에 접착된다. 스크린이 예로서, 전자에 의해 여기될때, 스크린은 녹색으로 발광한다.

이렇게 제조된 스크린의 발광층에는 약 0.075μm 두께의 알루미늄 박막이 피복되며, 이후, 스크린은 음극선관내에 배치된다. 이 스크린은 음극선관에서 10KV의 스크린 전압의 발산전자 비임(타겟트 스롯트의 직경은 약 4mm)에 의해 여기된다. 다음의 표1은 전자 비임의 전류 강도 i(μA)의 각종 값에 대해서 측정된 방사강도 I(μW/Sr)을 나타낸 것이다. 표1의 2열린을 연관된 스크린 부하 P(W/㎠)을 나타낸다.

표 1로부터 명백히 알수있듯이, 적절한 방열의 결과에 따라, 스크린은 악영향을 받지 않으면서 고부하(5W/㎠)로 작동될 수 있다.

[표 1]

[실시예 2]

스크린을 공기중에서 반시간동안 가열하는 최종 가열을 1150℃에서 행한다는 사실을 제외하고는 실시예 1의 방법과 동일하다.

[실시예 3]

실시예 1과 동일한 방법으로 발광 스크린을 제조하나 발광층은 식 Y_1·9E_uc·1O₅에 의해서 결정된 조성을 가진 적색을 발광하는 Eu 활성화 산화물이다. 또한 1ml당 22.4mg의 이트륨(Y) 및 2.01mg의 유로퓸(Eu)을 함유하는 세로솔브용제는 시료재가 된다. 또한 공기중에서의 스크린의 최종 가열을 1150℃로 행한다.

[실시예 4]

1ml당 22.99mg의 이트륨(Y) 및 0.48mg의 둘륨(Tm)을 함유하는 셀로솔브 용제를 시료재로 하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 발광스크린을 제조하며, 이 발광층을 식 Y_1·9gT_m0·02O₃의에 의해 결정된 조성을 가진 청색으로 발광하는 둘륨(Tm)활성화 산화물로 한다. 최종가열은 공기중에서 1150℃의 온도에서 행한다.

실시예 2.3 및 4에 의해서 제조된 발광스크린은 음극선관(스크린 전압 10KV, 전류강도 10μA, 타켓트 스폿트 직경 4mm)내에서 여기된다. 표 2는 색도점(색도 좌표 x및 y)과, 상기의 발광스크린에 의해 방출된 광이 방사강도 I(μW/Sr)와의 측정결과를 나타낸다. 또한 표 2는 전기 에너지를 방사에너지로 변환하는 휴율 η(%)에 대한 값(이들 값은 상기 측정결과로 부터 얻어진다)을 나타낸다. 2η 값은 분말 스크린으로 얻어진 값과 크게 다르지 않다.

[표 2]

[실시예 5]

캐리어 개스로서 10l/분의 공기를 사용하는 것에 의해, 물 1ml당 22.7mg의 이트륨(Y) 및 2.04mg의 유로퓸(Eu)를 함유하는 초산이트륨 및 초산유로퓸의 수용제를 초음파 분무화기에서 2MHz 변환기로 변화시켜 얻어진 안정 에어러솔을 400℃의 온도에서 기판상에 분무시킨다. 이 경우, 약 20ml/시간의 용제가 소비된다. 약 1.5시간후에 얻어진 스크린을 다음에 공기중에서 1100℃로 가열처리한다. 발방스크린은 조성이 식 Y_1·9E_u0·1O₃의에 의해 결정된 약 1μm의 두께의 미세한 결정의 적색 발광층을 갖는다.

제2도는, 세종류의 발광 재질을 가진 발광층이 설치되며, 칼라 화상을 표시할 수 있는 본 발명에 따른 발광스크린의 부분단면도이다. 스크린은 석영유리기판(21)을 갖는데, 여기에는 3종류의 발광부층(22, 23) 및 (24) 중첩되고, 상기 각 발광부층은 본 발명의 방법에 의해 제조되며, 이들 제각기는 약 3μm의 두께를 갖는다. 층(22)는 청색을 발광하는 Tm 활성화 Y₂O₃로 구성되며, 층(23)은 녹색을 발광하는 Tb 활성화 Y₂O₃로 구성되고, 층(24)는 적색을 발광하는 Eu활성화 Y₂O₃로 구성된다. 제2도에 도시된 계단형패턴(patten)(계단폭은 약 10μm)은 이미 알려진 부식기술에 의해 얻어질 수 있다.

이와 같은 목적을 위해, 광저항층은 3종류의 부층(22,23) 및 (24)상에 피착되며, 이후 적당한 마스크(mask)를 통해 광저항층을 노출시킨다. 광저항층을 현상 처리한후, 부식처리에 의해 제1단을 형성한다. 제1단을 형성하기 위해서는, 상기 언급된 처리를 반복한다. 발광츨에 충돌하는 전자 비임은 약 2μm의 투과도를 가지므로, 그 결과 발광스크린을 주사하는 경우, 청, 녹 및 적색으로 발광하는 재질이 순차적으로 여기된다.

제3도는 본 발명에 의한 음극선관을 도시한 도면이다. 이 음극선관은 일단이 베이스(base)(32)에 의해서 막혀진 원통형 산화 알루미늄 용기(31)를 포함한다. 베이스 (32)에는 음극선관내의 베이스(32)의 영역에 설치된 전자총(도시안됨)에 전류를 공급하기 위한 핀(pin)(33)이 설치되어 있다. 용기(31)의 다른단은 석영유리판으로 구성된 발광스크린(34)에 의해서 막혀지며, 상기 설영 유리판(34)의 내측 주표면에서 본 발명의 방법으로 제조된 Eu 활성화 Y₂O₃의 발광층이 피착된다. 또한, 이 발광층에는 알루미늄 박막(도시안됨)이 피복된다. 발광스크린(34)는 열압착에 의해서 용기(31)에 연결된다.

Claims (1)

1. 기판을 고온으로 가열하는 단계와, 상기 고온에서 기판에 화합물의 용액을 접촉시켜 이 화합물을 발광재질로 변환시키는 단계와를 포함하여, 발광층을 가진 기판을 구비한 발광스크린을 제조하는 방법에 있어서, 상기 용액을 분산상으로 함유하는 안정 에어러솔을 상기 기판에 분무시킴을 특징으로 하는 발광스크린의 제조방법.

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