KR900001743B1 - 디스플레이용 음극선관 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

디스플레이용 음극선관 장치
제1도는 본 발명 장치의 개략적 단면도.
제2도는 잔광(殘光) 특성을 표시하는 그래프.
제3도는 CIE 색도도(色度圖).
제4도는 발광 스펙트럼을 표시하는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 퍼넬(funnel) 2 : 네크부
3 : 전자총 4 : 페이스플레이트(face plate)
5 : 형광막 6 : 증착막
본 발명은 백색발광의 단색 디스플레이용 음극선관 장치, 특히 휘도가 높으며 색 얼룩이 적고 장잔광성(잔광 시간이 긴) 백색발광 형광막을 가지는 단색 디스플레이용 음극선관 장치에 관한 것이다. 근년에 세밀한 문자나 도형이 표시되는 컴퓨우터의 단말표시장치, 항공기 관제시스템의 표시장치등에서는 고해상도의 디스플에이용 음극선관 장치의 사용이 요망되고 있다.
이와 같은 고해상도를 갖는 디스플레이용 음극선관 장치의 형광막은 장잔광성의 형광체로 구성할 필요가 있다. 이것은 음극선관 장치의 형광막이 단잔광성(잔광 시간이 짧은) 형광체로 구성되면, 형광막 주사속도가 늦기 때문에 화면에 깜박임(플리커)이 생기기 때문이다. 일반적으로 이와 같은 고해상도의 디스플레이용 음극선광 장치의 형광막을 구성하는 형광체는 잔광시간(본 명세서에서는 여기(勵起) 정지후 발광휘도가 여기시의 10%까지 저하하는데 요하는 시간 즉 "10% 잔광시간"을 뜻하는 것으로 한다)이 보통의 음극선관 장치의 형광막을 구성하는 단잔광성 형광체보다도 10 내지 수 10배이상 긴 것이 필요하다.
더우기 최근에 이 종류의 음극선관 장치의 디스플레이로서의 용도가 범용화됨에 따라서, 사용하기 용이하고, 눈의 피로를 줄이고, 사용효욜을 높이기 위하여 이 분야에도 인간공학을 응용할 움직임이 확대되고 있다.
상기 점을 감안하여 디스플레이용 음극선관 장치에는 다음에 나타내는 대단히 많은 성능이 요구되고 있다.
1) 플리커가 없다(형광막이 음극선관 장치의 프레임 주파수에 적합한 잔광시간을 갖고 있다)
2) 밝다(형광체의 휘도가 높으면 필요에 따라서 형광면의 콘트라스트를 높일 수 있다)
3) 보기쉽다(발광색이 등색 내지 황색, 녹색 및 백색과 같은 특정 발광색을 나타낸다)
4) 고해상도의 표시가 가능(음극선관 장치의 비임경이 충분하게 가늘다)
5) 공해물질을 함유하지 않는다(특히 일본에서는 공해물질을 함유하면 실용화되기 어렵다)
6) 열화가 적다(현광면의 휘도 열화나 이에 의한 색바램이 생기지 않는다)
특히 백색 발광 고해상도의 단색 디스플레이용 음극선관 장치(이하 음극선관 장치라고 약칭한다)는 장시간 보고 있더라도 시각의 피로가 적기 때문에 이 용도에 다수 사용되고 있다.
본 발명자들은 상기 백색발광 음극선관 장치에 있어서 상기 인간공학면에서의 요구를 충족시킬 수 있도록 검토하였다. 그래서 이들 성능의 대부분은 음극선관 장치에 사용되는 형광체의 특성에 기인한다는 것에 착안하여, 장잔광성 백색 발광 형광체에 대하여 검토하였다. 이와 같은 형광체로서는 다음의 제1표에서 "종래"난에 표시한 바와 같은 형광체가 알려져 있다. 그러나, 상기 성능을 모두 만족시키는 것은 전혀 알려져 있지 않다. 일반적으로 그중에서도 가장 바람직한(특히 일본에 있어서는 카드뮴 공해의 점에서) 녹색발광의 망간 활성화 규산아연 형광체(P39 형광체)와 적색 발광의 망간 활성화 인산아연 형광체(P27 형광체)와 단잔광성 청색 발광은 활성화 황화아연 형광체(P22-B 형광체)와의 혼합형광체가 사용되는 일이 많다. 그러나 이 혼합형광체는 잔광곡선이 현저하게 다르기 때문에 혼합 형광체에 있어서는 발광색과 비교할 때 잔광에 색바램이 생겨 바람직하지 못하다. 더우기 휘도도 불충분하며 상술한 바와 같이 인간공학적인 요구를 만족시키지 못한다.
본 발명자등은 가장 최근에 이용되고 있는 상기 P39 형광체, P27 형광체 및 P22-B 형광체와의 혼합 형광체를 형광막으로 하는 음극선관 장치가 갖는 결점이 없는 개량된 음극선관 장치를 얻을 수 있도록 연구를 진행시킨 결과, 신규한 혼합 형광체를 사용하여 형광막을 구성하고 특정의 음극선을 주사하는 전자총등과 조합한 음극선관 장치에 의하면 상기 요구가 모두 충족되는 것을 발견하여 본 발명에 이르렀다.
본 발명의 음극선관 장치는 음극선을 방사하는 전자총에 대향하는 페이스플레이트(face plate)상에 장잔광성 적등색 발광 유우로퓸 활성화 붕산인듐계 형광체와 장잔광성 녹색 발광 망간 활성화 규산아연계 형광체 및 장잔광성 청색 발광은 활성화 황화아연계 형광체를 각각 40 내지 70중량%, 10 내지 40중량% 및 10 내지 50중량%의 혼합비로 혼합한 형광체를 주성분으로 한 백색 발광 형광막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한 것이다.
또한 본 발명의 음극선관 장치의 형광막은 상술의 장잔광성 백색 발광 혼합 형광체만으로 형성되는 것이라도 좋고 또는 발광색이나 잔광시간을 조정하기 위한 소량의 다른 형광체가 혼합된 것으로부터 형성된 것이라도 좋다. 본 발명에서 말하는 프레임주파수란 래스터주사(走査)표시나 랜덤주사 표시등에 있어서 1화상을 1초간에 주사하는 회수를 나타낸다.
또 본명세서에 기술된 잔광시간의 값은 어느 것이나 전자총으로부터 방사되는 자극 전자(電子)선의 전류 밀도가 0.4㎂/㎠인 경우의 값이며, 본 발명에서 말하는 형광면에 있어서 비임경이란, 음극성의 비임경을 직접 측정할 수 없으므로, 음극선의 비임을 형광면에 조사했을 때 초점이 정확히 맞는 곳에서 발광한 발광스포트의 발광강도 분포의 ψ10(휘도 분포상 최대휘도의 10%의 위치로 정의된 스포트경)값에 상당한다.
다음 본 발명에 대하여 상술한다. 본 발명의 음극선관 장치의 음극선관 부분은 전자총(전자총의 구동성능도 포함한다)과 형광막의 구성체를 제하고는 종래의 흑백 텔레비젼용 음극선관과 같은 단색 발광 음극선관과 유사하다. 즉 본 발명의 음극선관 장치는 제1도에 표시된 바와 같이 퍼넬(1)의 네크부(2)에 전자총(3)이 설치되어 이 전자총(3)에 대향하는 페이스 플레이트(4)상 전면에 형광막(5)이 형성된 음극선관(일반적으로 형광막(5)의 배면에 여기때의 차아지업을 방지하기 위한 알루미늄 증착막(6)이 설치됨)과 이 음극선관을 구동시키는 장치를 포함한다. 여기서 상기 형광막(5)의 주요부는 특정한 장잔광성 백색 발광 혼합 형광체로 이루어지며, 또한 상기 전자총(3)은 특정 비임경과 특정 프레임주파수의 음극선을 방사할 수 있다.
본 발명 장치에 사용되는 형광막(5)은 장잔광성 백색 발광혼합 형광체로 이루어지고, 이 혼합 형광체는 장잔광성 적등색 발광 유우로품 활성화 붕산인듐계 형광체와 장잔광성 녹색 발광 망간 활성화 규산아연계 형광체 및 장잔광성 청색 발광은 활성화 황화아연계 형광체를 혼합시켜 얻는다.
상기 유우로퓸 활성화 붕산인듐계 형광체는 그 발광색이 적등색으로 널리 쓰이지 않는 발광색이기 때문에 종래에는 실용화되지 않았던 형광체이며, 특히 본 발명에서 사용되고 있는 형광체로서는 조성식이
Figure kpo00001
(단 M는 Sc, Y, Gd, Lu, La, Al, Bi 및 Ga중의 적어도 1종, Ln는 Tb, Pr, Sm 및 Dy중의 적어도 1종, 또 x, y 및 z는 각각 0
Figure kpo00002
x
Figure kpo00003
0.3, 0.002
Figure kpo00004
y
Figure kpo00005
-.2, 0
Figure kpo00006
z
Figure kpo00007
0.001인 조건을 만족시킨다)로 표시되는 유루로퓸 활성화 붕산인듐계 형광체(이하 단순히 붕산염 형광체라 약칭한다)가 휘도나 잔광특성 등의 점에서 바람직하다.
또 상기 장잔광성 녹색 발광 망간 활성화 규산 아연계 형광체는 상술한 바와 같이 종래 디스플레이용 음극선관의 녹색 발광 성분 형광체로서 널리 쓰이고 있는 형광체이며 특히 본 발명에 사용되는 형광체로서는 조성식이
Zn2SiO4: MnaMeb
(단 Me는 Sb 및 Bi중의 적어도 한쪽, a 및 b는 각각 0.00005
Figure kpo00008
a
Figure kpo00009
0.03, 0
Figure kpo00010
b
Figure kpo00011
0.01인 조건을 만족시킨다)로 표시되는 망간 활성화 규산아연계 형광체(이하 규산염 형광체라 약칭한다)가 휘도가 잔광특성등의 점에서 바람직하며, 특히 Me가 Sb인 것이 권장된다.
규산염 형광체에는 미량의 비소를 함유시켜도 좋다. 이때의 비소의 함유량은 잔광특성이나 공해 및 휘도의 점에서 형광체 모체에 대해 0.0006몰 이하로 제한한다(단 엄밀한 의미의 무공해화가 요망되는 경우에는 비소를 제외시키는 것이 권장된다).
또한 규산염 형광체에 있어서 Zn의 일부를 Mg, Ba로 또 Si의 일부를 Ge로 치환하여도 좋다.
한편 상기 장잔광성 청색 발광은 활성화 황화아연계 형광체는 본출원인이 앞서 출원한 일본 특허 출원번호 특원소 56-176170, 56-181624, 56-180721, 57-1133, 56-212278, 57-12866등에 표시한 바와 같은 형광체이며, 특히 본 발명에 사용되는 형광체로서는 조성식이
ZnS : Aga, Xb, Yc, Zd
(단, X는 Ga 및 In중 적어도 한쪽, Y는 Cu 및 Au중 적어도 한쪽, Z는 Al, Cl, I, Br 및 F중 적어도 한쪽, a', b', c' 및 d'는 각각 순차적으로 5×10-4내지 10-1중량%, 10-6내지 5×10-1중량%, 2×10-2중량% 이하, 5×10-6내지 5×10-6중량%인 조건을 만족시킨다)로 표시되는 은 및 갈륨 또는 인듐의 적어도 한쪽이 함께 활성화시키는 황화아연계 형광체(이하, 장잔광성 황화아연 형광체라 약칭한다)가 휘도나 잔광특성등의 점에서 바람직하며 상기 X는 Ga를 Z는 Al 및 Cl중의 적어도 한쪽을 사용할 것이 권장된다.
상기 붕산염 형광체, 규산염 형광체 및 장잔광성 황화아연 형광체의 잔광특성은 제2도의 곡선 e(유우로퓸활성화 붕산인듐계 형광체), 곡선 d(망간활성화 규산아연계 형광체) 및 b(은 및 인듐활성화 아연계 형광체(장잔광성 청색발광은 활성화 아연계 형광체)), 곡선 f(은 및 갈륨활성화 황화아연계형광체(장잔광성 청색발광은 활성화 황화아연계 형광체))에 표시된 바와 같으며, 종래의 P27 형광체(곡선 a : 망간활성화 인산아연 형광체)에 비하면 잔광시간은 짧지만 불필요한 잔광이 꼬리를 끌지 않고 화상의 끊어짐이 좋다.
또 종래의 P22-B 형광체(곡선 c : 단잔광성 청색발광 은 활성화 황화아연 형광체)에 비하면 충분히 잔광이 길다. 그리고 이들의 형광체는 어느 것이나 잔광특성이 유사하며, 시각에 의해서 잔광의 색바램을 알아차릴 수 없다. 또 어떤 혼합비를 선택하여도 잔광특성이 색바램이 생기지 않는다는 특성을 가지고 있다. 제3도에 표시된 CIE 색도좌표에 있어서 붕산연 형광체(점B), 규산염 형광체(점A)와 장잔광성 황화아연 형광체(점C)의 혼합형광체는 점B, 점A 및 점C를 잇는 영역내의 발광색을 그 혼합비에 의해서 자유로이 선택할 수 있다. 그러나 백색광이 나오게 하기 위해서, 혼합비의 불균형에 의한 색얼룩과 색재현의 점에서, 본 발명에 있어서는 혼합비(K)가 붕산염 형광체 40 내지 70중량%, 규산염 형광체 10 내지 40중량%, 장잔광성 황화아연 형광체 10 내지 50중량%인 범위가 사용된다. 본 발명의 혼합 형광체는, 그 발광색에 가장 가까운 발광색을 표시한 종래의 혼합 형광체(P27 형광체, P39 형광체 및 P22 형광체)와 비하여 휘도가 40% 내지 70%이상 높은 것이다.
또한 이 혼합 형광체를 구성하는 3종류의 형광체는 어느 것이나 장시간의 에이징(aging)에 의해서도 휘도열화가 적고 따라서 혼합 형광체에 있어서 색바램이 거의 일어나지 않는다.
이상과 같은 본 발명 혼합 형광체의 특성평가를 종래의 형광체의 특성 평가와 함께 제1표에 표시하였다.
또 본 발명에 있어서는, 상술한 형광막에 안료를 함유시켜 높은 콘트라스트를 부여시키는 것이 권장된다. 이와같은 안료의 사용으로서는 각각의 형광체의 발광색에 상당하는 색(반사)을 갖는 안료를 각각의 형광체에 부착시키는 방법과 흑색안료(카아본블랙, 흑색이 도는 벤갈라(Bengala), 흑색 텅스텐 등의 안료)를 혼합 또는 부착시키는 방법이 있고 본 발명에서는 후자가 권장된다.
[표1]
Figure kpo00012
본 발명장치에 있어서는, 상기 혼합 형광체에 ZnS : Cu Al, ZnS : Cu Al Ga, ZnS : Au Al, ZnS : Au Al Ga, ZnS : Cu Au AL, ZnS : Cu Cl, Ln2O2S : Eu 또는 Tb(Ln은 La, Y, Gd 및 Lu중의 적어도 1종, 이하 같다), Ln2O3: Eu, LnVO4: Eu, Ln2O3: EuDy, P27, P13, P25, ZnS : Ag등을 혼합하여 특성을 개량할 수도 있다. 또한 혼합 형광체에 Y2SiO5: Ce, Y3Al5O12: Ce, Y3(AlGa)5O12: Ce, YAlO3: Ce, ZnO : Zn등을 혼합하여 라이트펜(write pen)에 대한 감응성을 개량할 수도 있다. 디스플레이용 음극선관 장치에 있어서는 해상도의 향상을 위해 형광면상에 비임경이 작은 음극선을 조사할 필요가 있다. 이 경우 개개의 스포트에 충분한 여기 에너지를 공급하기 위해서는 어느 정도의 시간동안 각 스포트에 음극선을 조사할 필요가 있다. 따라서, 고해상도와 충분한 휘도를 동시에 얻기 위해서는 프레임 주파수를 낮게 하지 않을 수 없다. 이 때문에 형광체는 소정의 잔광특성을 가지는 것이 요구되며 색바램 등을 일으키지 않고 충분한 휘도를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명 장치에 있어서는 이와 같은 음극선 조사할 때 종래의 장치에 비해 양호한 화질을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명 장치는 상기와 같은 형광막을 가지는 동시에 전자총으로부터 조사되는 음극선은, 형광면에서의 비임경이 0.05 내지 2.00mm 바람직하게는 0.05 내지 0.4mm이며 프레임주파수가 25 내지 75Hz 바람직하게는 25 내지 50Hz인 특정의 음극선을 사용할 것이 권장된다. 또한 본 발명 장치에 있어서는 프레임 주파수가 30 내지 50Hz인 경우에 특히 양호한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 음극선관 장치에 의하면 특정 주사 음극선과 특정 형광막과의 조합에 의해서, 제1표의 "본 발명"난에 표시한 바와 같이, 종래장치에 비해 플리커(flicker)가 극히 적고, 종래보다도 1.5 내지 2배이상이나 밝은 화면과 보기쉬운 백색 발광의 화상을 얻을 수 있고, 무공해이며 열화가 적고 고해상도를 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 음극선광 장치는 양호한 형광면과 특정 음극선 주사에 의해 고휘도이며 또한 인간공학적인 조건을 충분히 만족시키는 백색 발광의 화상을 얻을 수 있어, 산업상의 이용가치가 현저하게 높은 것이다.
다음에 실시예에 의해서 본 발명을 설명한다.
[실시예 1]
규산염, 인산염, 수산화아연 또는 알루민산염중 적어도 1종의 표면처리제로 표면처리한 붕산염 형광체(InBO3: Eu)(평균입경 7μ) 43g, 규산염 형광체(Zn2SiO4: Mn, Sb)(평균입경 7μ) 27g과, 은 및 갈륨 활성화 황화아연 형광체(ZnS : Ag Ga Cl)(평균입경 7μ) 30g에 용매등을 가하여, 충분히 혼합하여 얻어진 혼합 형광체의 슬러리를 주지의 침강도포법에 의해서 도포하여 페이스 플레이트 내면에 형광막을 형성시켜 다음에 필르밍(filming), 메탈 백(metal back)등의 공정을 거쳐서 음극선관을 제조하고 다음에 전자총의 주사회로 등을 부가하여 음극선관 장치를 만들었다. 이 음극선관 장치의 형광면의 모든 특성을 전자총으로부터 방사되는 음극선의 형광면에서의 비임경과 프레임 주파수를 변화시켜서 측정한 결과 양호한 화상을 얻었다. 이 화상의 색도점은 (X, Y)=(0.274, 0.314)로 표시(제3도의 점D)되는데 양호한 백색발광(또한 이때의 발광 스펙트럼을 제4도에 표시)이 나타났다. 또 점D와 가장 가까운 색도점으로 표시되는 종래의 음극선관 장치(P39 형광체, P27 형광체와 P22 형광체의 혼합 형광체를 형광막으로 한다)에 비하여 휘도는 1.5배 밝았다. 또한 형광면의 잔광시간은 30밀리초였다.
또 이 음극선과 장치를 장시간 에이징한 결과, 형광면의 휘도 열화도 적고, 또한 색바램도 거의 없었다.
[실시예 2]
붕상염 형광체(InBO3: Eu, 평균입경 7.5μ) 43g, 규산염 형광체(Zn2SiO4: Mn, As, Sb : 단, As는 11×10-4gatom/mole, 평균입경 7.5μ) 37g과, 은, 구리와 갈륨 활성화 황화아연 형광체(ZnS : Ag Cu Ga Cl, 평균입경 7.5μ) 30g을 사용하는 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 음극선관 장치를 제조하였다. 이 음극선관 장치는 양호한 화상을 나타냈다. 이 화상의 색도점은 (X, Y)=(0.249, 0.290)로 표시(제3도의 점E)되는데 도면의 E점과 일치하지 않는 양호한 백색 발광을 나타냈다. 또 점E와 가장 가까운 색도점으로 표시되는 상기 종래의 음극선관 장치에 비하여 휘도는 1.4배 밝았다. 또한 형광면의 잔광시간은 25밀리초였다.
또 이 음극선관 장치는 장시간 에이징한 결과 형광면의 휘도 열화도 적고 또한 색바램도 거의 없었다.
[실시예 3]
붕산염 형광체[(In0.9Sc0.1)BO3: Eu](평균입경 8μ) 50g, 규산염 형광체(Zn2SiO4: Mn, 평균입경 8μ) 23g과 은, 금 및 인듐 활성화 황화아연 형광체(ZnS : Ag Au In Cl, 평균입경 8μ) 27g을 사용하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 음극선관 장치를 제조하였다. 이 음극선관 장치는 양호한 화상을 나타냈다. 이 화상의 색도점은 (X, Y)=(0.313, 0.333)로 표시(제3도의 점F)되는데 양호한 백색 발광을 나타났다. 또 점F와 가장 가까운 색도점으로 표시되는 상기 종래의 음극선관 장치에 비하여 휘도는 1.7배 밝았다. 또한 형광면의 잔광시간은 30밀리초였다.
또 이 음극선관을 장시간 에이징한 결과 형광면의 휘도 열화도 적고 또한 색바램도 거의 없었다.

Claims (7)

  1. 음극선을 방사하는 전자총에 대향하는 페이스 플레이트상에, (a) 40 내지 70중량%의 장잔광성 적등색 발광 유우로퓸 활성화 붕산인듐계 형광체, (b) 10 내지 40중량%의 장잔광성 녹색발광 망간 활성화 규산아연계 형광체, 및 (c) 10 내지 50중량% 장잔광성 청색발광은 활성화 황화아연계 형광체를 각각의 혼합비로 하는 혼합형광체를 주성분으로 한 백색발광 형광막이 형성되며, 상기 은 활성화 황화아연계 형광체가 조성식
    ZnS : Aga, Xb, Yc, Zd
    (단, X는 Ga 및 In중 적어도 한쪽, Y는 Cu 및 Au중 적어도 한쪽, Z는 Al, Cl, I, Br 및 F중 적어도 한쪽, a', b', c' 및 d'는 각각 순차적으로 5×10-4내지 10-1중량%, 10-6내지 5×10-1중량%, 2×10-2중량% 이하 및 5×10-6내지 5×10-6중량%인 조건을 만족시킨다)로 표시되는 은 및 갈륨 또는 인듐의 적어도 한쪽으로 동시에 활성화시킨 황화아연계 형광체인 것을 특징으로 한 단색디스플레이용 음극선관 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유우로퓸 활성화 붕산인듐계 형광체가 조성식
    Figure kpo00013
    (단, M는 Sc, Y, Gd, Lu, La, Al, Bi 및 Ga중의 적어도 1종, Ln는 Tb, Pr, Sm 및 Dy중의 적어도 1종, 또 x, y, z는 각각 0
    Figure kpo00014
    x
    Figure kpo00015
    0.3, 0.002
    Figure kpo00016
    y
    Figure kpo00017
    0.2, 0
    Figure kpo00018
    z
    Figure kpo00019
    0.001인 조건을 만족시킨다)로 표시되는 것을 특징으로 한 디스플레이용 음극선관 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 망간활성화 규산아연계 형광체가 조성식
    Zn2SiO4: MnaMeb
    (단 Me는 Sb 및 Bi중의 적어도 한쪽, a 및 b는 각각 0.00005
    Figure kpo00020
    a
    Figure kpo00021
    0.03, 0
    Figure kpo00022
    b
    Figure kpo00023
    0.01인 조건을 만족시킨다)로 표시되는 것을 특징으로 한 디스플레이용 음극선관 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 Me가 Sb인 것을 특징으로 한 디스플레이용 음극선관.
  5. 제1항에 있어서, 상기 X가 Ga이며, Z가 Al 및 Cl의 적어도 한쪽인 것을 특징으로 한 디스플레이용 음극선관.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전자총이 형광면에서의 비임경이 0.05 내지 2.00mm이며 프레임주파수가 25 내지 75Hz인 음극선을 방사하는 것을 특징으로 한 디스플레이용 음극선관.
  7. 제7항에 있어서, 상기 전자총이 형광면에서의 비임경이 0.05 내지 0.4mm이며, 프레임주파수가 25 내지 50Hz인 것을 특징으로 한 디스플레이용 음극선관.
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