KR930008612B1 - 오실로스코프용 음극선관의 판넬눈금 형성장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

오실로스코프용 음극선관의 판넬눈금 형성장치

제 1 도는 눈금이 그려진 음극선관 판넬의 정면도.

제 2 도는 위 판넬눈금의 노광을 위한 음판마스크의 정면도.

제 3a 도는 본 발명의 장치에 따른 노광계구조를 도식적으로 보여주는 그림.

제 3b 도는 종래의 노광계구조를 도식적으로 보여주는 그림.

제 4 도는 판넬상에서의 광선입사각과 마스크홀에서 판넬내면에 빛이 도달하는 출사각을 보여주는 도표.

제 5 도는 마스크상의 눈금설계치와 판넬에 그려지는 눈금의 거리를 나타낸 도표.

제 6 도는 제 4, 5 도에 대한 이론적 배경을 설명하기 위한 그림.

제 7 도는 판넬중심에서부터 가장자리까지 광선투과율변화를 보여주는 도표.

제 8 도는 본 발명에 따른 필터를 사용하기 전후의 판넬상의 각 위치에서의 조도를 보여주는 도표.

제 9 도는 제 8 도, 10 도가 결과되는 판넬상의 각 측정위치를 나타낸 그림.

제 10 도는 본 발명에 따른 필터를 사용하기 전후의 판넬상의 각 위치에 형성된 눈금선의 굵기를 보여주는 도표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

B : 그라스벌브 Ma : 음판마스크

P : 판넬 3 : 판넬눈금형성용 슬러리

4a : 지지유리판 6 : 광원

7 : 필터

본 발명은 오실로스코프용 음극선관의 판넬눈금형성 장치에 관한 것이다.

오실로스코프용 음극선관의 판넬(면판부)(P)표면에는 예컨대 제 1 도에서 보는 바와같이 그라프좌표용 눈금(1) 및 기타 필요한 수치(2)등이 그려지게 되는데, 초창기에 이러한 눈금의 형성은 필요한 눈금을 투명프라스틱판에 그려서 이를 판넬외면에 부착하는 방식으로 행하여졌으나 현재는 주로 그라스벌브(Glass Bulb ; 아직 전자총등이 장착완성되기전의 음극선관몸체로서 판넬(Panel)부와 펀넬(Funnel)부로 이루어진다) 제조업체에서 판넬과 펀넬을 봉합하여 벌브를 완성하기전에 판넬내면에 눈금을 그려 넣도록 하거나 혹은 음극선관 제조업체에서 잘 알려진 노광 및 현상에 의한 눈금형성방식이 많이 채용되고 있으며, 그중에서 특히 음극선관 제조업체에서의 노광 및 현상에 의한 눈금형성 방식이 원가 및 그라스벌브회수상의 유리한 점으로 인해 더욱 선호되고 있다.

현재 음극선과 제조업체에서 활용하고 있는 눈금형성방식은 안료, 물, 감광제등을 섞어 만든 슬러리를 판넬부가 아래로 오게하여 놓인 그라스벌브 내부에 채워넣고, 이 벌브의 판넬부 외측에는 제 2 도에 도시된 예와 같은 음판마스크(음화눈금(1')이 그려져 있는 필름)(M)를 판넬부와 적정간격을 두고 평행하게 배치시킨 다음 수은램프의 광선을 상기 마스크(M)면에 수직 입사시켜 벌브내의 슬러리를 노광한 후 현상함으로써 원하는 눈금이 그려지도록 하고 있는 바, 이는 다음과 같은 여러가지 문제점을 안고 있다.

1. 사용되는 수은램프광이 단색광이 아니고 각각 상이한 파장 및 파장별 에너지를 가진 광선들을 가지고 있어 이들 각 파장의 광선들이 평행광렌즈(Collimating lens)를 통과할 때 굴절율이 상이하게 됨으로써 정확한 평행광선을 얻어내기 어렵다.

2. 램프가 점광원이 아니고 면적을 가진 면광원이므로 이로부터의 광선이 렌즈를 통과하면서 분산된다.

3. 또한 렌즈자체의 재질불균일로 인해서도 광선의 분산이 발생하고, 렌즈의 투과율로 인해서 광선의 세기가 저하된다.

4. 정확한 평행광선을 얻어내기 위해서는 여러개의 렌즈를 조합사용해야 하므로 광원으로부터 판넬까지의 거리가 멀어져서 광선의 세기를 더욱 저하시킨다.

여기에서 만일 렌즈사용에 수반되는 위와같은 문제점을 해소하기 위해 렌즈를 사용치않고 눈금을 형성시킨다면 마스크 및 판넬의 각 위치에 도달되는 광선의 입사각이 달라져서 각 눈금간격에 차이가 생기고 또 판넬의 각 부분에 도달되는 광선의 세기차이로 인해 일정굵기의 이상적인 눈금선을 얻어낼 수 없게 된다.

따라서, 본 발명은 이러한 현 문제점들을 모두 효과있게 해소할 수 있는 더욱 개선된 눈금형성수단을 제공키 위해 안출된 것으로, 이는 특히 후술되는 바와같은 본 발명에 따른 특정의 필터판을 사용하여 현재와 같이 여러개의 평행광렌즈들을 사용치 않고도 목적하는 바의 판넬눈금을 이상적으로 형성시킬 수 있는 현저한 특징과 이점이 있다.

이하에서 상기 목적을 바람직하게 달성할 수 있는 본 발명의 선택된 실시예를 첨부도면들과 관련하여 상세히 설명한다.

우선, 제 3 도의 도시내용들을 설명하면, 제 3a 도에서 본 발명에 따른 음극선관의 판넬눈금형성 장치를 도식적으로 나타낸 그림이고, 제 3b 도는 현재 사용되고 있는 판넬눈금형성 장치를 도식적으로 나타낸 그림이다.

제 3b 도로 부터 잘 알 수 있는 바와같이 현재의 판넬눈금형성 장치는 눈금형성용 슬러리(3)가 내부에 채워진 그라스벌브(B)를 그 판넬부가 아래를 향하도록 하여 지지유리판(4b)상에 재치하고, 지지유리판(4b) 외측에 그리고자 하는 눈금이 일대일 크기로 그려져 있는 음판마스크(Mb)를 위치시키고, 그 아래쪽에는 다수의 평행광렌즈(5) 및 하나의 광원(6)을 차례로 배치구성하여서 광원(6)으로부터의 빛을 상기 렌즈(5)들을 통해 마스크(Mb)에 평행입사시켜 마스크(Mb), 유리판(4b), 판넬(P)을 차례로 통과한 빛이 판넬(P)내 면상의 슬러리 침전물을 노광토록 한 후 이를 현상액으로 현상하여 목적한 눈금을 형성하도록 하고 있는데, 이는 서두에서 언급한 바와같은 여러가지 문제점들을 안고 있다.

이에 반해 제 3a 도에 도시된 본 발명의 판넬눈금형성 장치는 상기 일대일 음판마스크(Mb)를 그리고자 하는 눈금의 약 95%의 크기에 해당하는 축소된 음화눈금을 가진 마스크(Ma)로 대체하고 이 마스크(Ma)와 광원(6)사이의 적소에 하나의 특정한 필터(7)를 배치구성하여 목적한 판넬눈금이 형성되도록 하고 있는바, 이렇게 함으로써 관련 노광계의 구성이 훨씬 간단해지면서 그라스벌브(B)의 판넬부와 광원(6)간의 거리가 대폭 짧아져 빛의 세기가 그다지 저하되지 않고 분산광도 거의 없는 상태에서 최선의 바람직한 눈금형성을 이루어낼 수 있다. 부가적으로 본 발명은 벌브(B)가 얹혀지는 지지유리판(4a)의 두께를 최대한 줄여 이 유리판(4a) 자체가 지니는 굴절율을 최소화함과 동시에 투과율은 최대화하도록 하였다.

본 발명을 더욱 구체화하기 위해 여러가지 실험을 행하였는 바, 그 실험결과는 다음과 같다.

먼저, 필터(7)나 렌즈(5)의 개입없이 적합하게 세트된 노광계내에서 판넬중앙부로 부터 각 눈금(예컨대 제 1 도에 도시된 눈금)거이에 따른 광선의 입사각들과 마스크 홀(mask hole)에서 판넬내면에 빛이 도달하는 출사각들을 측정해본 결과 제 4 도와 같은 도표가 결과되었으며, 여기에서 ①은 판넬중앙부를 기준으로 눈금거리에 따른 판넬상의 각 위치에서의 광선의 입사각을 나타내는 선도이고, ②는 마스크 홀에서 유리판을 통과할때 출사되는 각을 나타내는 선도이다.

또, 마스크상의 눈금설계치와 판넬에 그려지는 실제 눈금의 거리를 측정 비교해볼 결과 제 5 도와 같은 도표가 결과되었으며, 여기에서 ③은 판넬중심에서 각 눈금위치별 마스크눈금과 설계거리를 나타내는 선도이고, ④는 실제 판넬에 그려지는 눈금의 거리를 나타내는 선뢰이며, 두 거리값의 차이를 편의상 ㅿln으로 정의한다.

다음, 제 6 도를 참조하여 위 제 4 도, 5 도와 하기 표1에 대한 이론적인 배경을 설명한다.

광원으로부터 방출된 빛은 직진해서 마스크면에 도달하면 굴절이 되는데 스넬(Snell)의 법칙으로 변위를 계산하면,

n₀Sinαn = n₁Sinβn

ㅿℓ = r₂tanβn

이 되고, 여기에서 사용된 부호의 정의는 다음과 같다.

n₀: 공기의 굴절률(n₀=1)

n₁: 유리의 굴절률(n₁=1.5)

r₁: 광원에서의 마스크까지의 거리(여기에서는 105mm)

r₂: 마스크에서 판넬내면까지의 거리(여기에서는 10mm)

X'n : 판넬내면에 그려진 눈금의 중심으로부터의 거리

Xn : 판넬내면에 그려진 눈금의 중심으로부터의 거리

αn : 광원에서 마스크홀에 입사되는 각

βn : 마스크홀에서 판넬내면에 입사되는 각

ㅿℓ : 마스크의 설계치와 판넬내면에 그려지는 눈금의 거리의 차

ln : 판넬내면에 그려지는 각 눈금의 간격(이론치)

다음, 1 : 1의 마스크를 사용했을때 판넬상의 각 눈금에 대응되는 위치에서 위에 정의된 각 값들을 측정해 본 결과 하기 표 1의 결과가 얻어졌다.

[표 1]

위 표 1결과로 부터, 1 : 1 마스크를 사용했을 때에는 눈금의 공차(ln 값으로 판단)가 표준공차 10+0.08로 부터 벗어나 있어 표준공차내의 눈금형성이 이루어지지 않음을 알 수 있다.

따라서 94.5%의 축소마스크를 사용해본 결과 이 경우는 하기 표 2에서 보는 바와같이 위 표준공차내에서 눈금형성이 가능하였고, 나아가서 95%의 축소마스크를 사용했을 때에는 하기 표 3에서 보는 바와같이 충분히 허용공차내서 눈금을 형성할 수 있음과 동시에 특히 렌즈(5)를 사용할 때 보다 노광거리를 50%이상 줄일 수 있어 그에 따른 광량증대로 현재 3~5분 정도 걸리던 노광시간을 30~60초로 크게 단축할 수 있었다.

[표 2] 94.5%의 축소마스크를 사용했을때 판넬에 그려지는 눈금간격

[표 3] 95%의 축소마스크를 사용했을때 판넬에 그려지는 눈금실측시(단위 : mm)

그러나, 위와같이 렌즈를 사용치 않는 확대노광 방법은 노광거리가 짧아서 판넬중심과 가장자리에서의 각 도달광량의 차이가 심하게 나므로 판넬내면에 노광현상되는 눈금의 굵기가 일정치 않게 된다.

이를 극복하기 위해 본 발명을 다음에서 설명하는 바와같은 특정의 필터를 사용하였다.

먼저 제 7 도에 관해 설명하면, 제 7 도는 한 광원으로부터 빛을 받는 판넬 중심에서부터 가장자리까지의 광선 투과율변화를 나타낸 도표로서, 여기에서 ⑤는 역함수관계의 투과율선도, ⑥는 함수관계의 투과율선도를 각각 나타내며, 중심으로 부터의 거리변화에 따른 조도와 투과율을 구하는 이론적인 원리와 일반식은 다음과 같다.

위에서 r=115mm, ℓ=70mm일때 B_Q/B_P=O.62 즉 판넬 가장자리의 광량은 중심의 62%정도이다. 이를 보정하기 위해서는 특정의 필터를 사용해서 판넬 중심의 광량을 62%정도로 줄이면 판넬 전면의 광량을 균일하게 조정할 수 있다.

필터의 투과율과 판넬의 조도는 역함수 관계라고 가정하여 판넬중심에서 부터 각 눈금거리상의 투과율을 구하면 표 4의 결과가 된다.

우선 판넬의 조도 방정식은

투과율 산출 방정식은

그러므로

ℓ=0(중앙)일때 T(ℓ)=62%

ℓ=7㎝일때 T(ℓ)=100(%)가 되고,

투과율 일반식은 T(ℓ)=0.0413(11.5²+l²)^3/2－0.8 이 된다.

[표 4]

다음 제 8 도에 관해 설명하면, 제 8 도는 중앙 투과율이 62%이고 가장자리로 갈수록 투과율이 점차 커지는 필터를 제 3a 도와 같이 사용하기 전후의 조도를 나타낸 도표로서 여기에서 ⑦은 상기 필터를 사용하기 전의 조도를 나타낸 선도이고, ⑧은 상기 필터를 사용한 후의 조도를 나타낸 선도이며, 제 9 도에 도시된 판넬상의 각 위치에서 이들 조도를 측정해본 결과 하기 표 5의 결과를 얻었다.

[표 5] (단위 : mw/㎠)

따라서 위 표 5의 측정결과로 부터, 중앙투과율이 62%인 상기 필터를 사용했을 때는 판넬상의 각 위치별 조도가 거의 일정한 값을 나타냄을 잘 알 수 있다.

다음 제 10 도에 관해 설명하면, 제 10 도는 상기 필터를 사용하기 전후 제 9 도에 도시된 판넬상의 각 위치에 현상된 선의 굵기를 나타낸 도표로서 여기에서 ⑨는 필터를 사용하기전 판넬에 현상된 선의 굵기를 나타내는 선도이고, ⑩은 필터를 사용할때 판넬에 현상된 선의 굵기를 나타낸 선도이며, 노광시간 1분, 중앙조도를 0.40mw/㎠으로 하여 위 각 위치에서 형성된 눈금선의 굵기를 실험치로 확인해본 결과 하기 표 6과 같은 결과를 얻었다.

[표 6] 필터 사용전후의 선의 굵기(단위:mm)

위 표 6의 결과로 부터, 중앙투과율이 62%인 상기 필터를 사용하여 제 3a 도의 배치로 노광, 형산한 판넬상의 눈금선의 굵기는 중앙위치와 가장자리위치 모두 거의 일정한 굵기를 유지하면서 표준공차 0.2+0.05mm내의 허용규격을 만족하는데에 반해 필터를 사용치 않은 경우는 선의 굵기 차이가 심하게 나서 제품에 적용시킬 수 없음을 잘 알수 없으며, 더욱이 노광시간이 짧거거나 조도가 낮아지면 그 선의 굵기차이는 더욱 심하게 나타난다.

상기 본 발명의 필터를 이용한 노광시스템은 위에서 설명된 목적 이외에 평행광선이 필요한 노광시스템 어디에도 유리하게 적용될 수 있다.

이상의 상세한 설명으로부터 잘 알 수 있는 바와같이 본 발명에 따른 오실로스코프용 음극선관의 판넬눈금형성 장치는 현재의 장치들에서 사용되고 있는 여러개의 평행광렌즈를 대신 단지 하나의 특정한 필터만을 사용하여 판넬 및 광원간의 거리를 대폭 짧게 하고 눈금제작을 위한 노광계의 구성을 휠씬 간소하게 하면서도 목적하는 바의 판넬눈금제작을 극히 이상적인 상태로 이루어낼 수 있게 된 뛰어난 정점을 지닌 것이다.

Claims (2)

1. 통상의 판넬눈금형성용 슬러리(3)가 내부에 채워진 그라스벌브(B)의 판넬(P)외측에 지지유리판(4a)과 음판마스크(Ma) 및 광원(6)을 차례로 배치하여 상기 마스크(Ma), 지지유리판(4a), 판넬(P)을 차례로 통과한 광원으로부터의 빛이 판넬내면상의 슬러리침전물을 마스크상의 눈금형태로 노광하도록 된 음극선관의 판넬눈금형성 장치에 있어서, 음판마스크(Ma)와 광원(6) 사이의 적소에 중앙부와 광선투과율이 약 62%이고 가장자리부로 갈수록 투과율이 커지는 필터(7)를 배치시킨 것을 특징으로 하는 오실로스코프용 음극선관의 판넬눈금형성 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크(Ma)가 형성하고자 하는 판넬눈금크기의 약 94.5~95%의 크기의 음화눈금을 가지는 것을 특징으로 하는 오실로스코프용 음극선관의 판넬눈금형성 장치.

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