KR100236877B1 - 컬러브라운 관 및 컬러디스플레이장치 - Google Patents

Abstract

컬러브라운관 및 컬러디스플레이장치에 관한 것으로서, 형상 정밀도 및 위치 정밀도가 좋은 형광체 도트패턴을 형성하는 것에 의해 화질이 좋은 컬러브라운관 및 컬러디스플레이장치를 얻기 위해, 섀도우 마스크를 거쳐서 노출해서 형성된 형광체 도트패턴으로 이루어지는 화소를 100만개 이상 갖고, 화소에 의해 구성되는 화면의 휘도변동율을 -0. 15%∼-0. 05% 또는 +0. 05∼+0. 15%로 형성하였다.

이것에 의해, 앞면패널의 내면에 형상 정밀도 및 위치 정밀도가 좋은 형광체 도트패턴을 형성할 수 있게 되고, 이 형광체 도트패턴으로 이루어지는 화소에 의해 구성되는 화면의 휘도변동율이 ±0. 15%이하인 100만개 이상의 화소를 갖는 컬러 브라운관을 얻을 수 있게 된다.

Description

컬러브라운관 및 컬러디스플레이장치{COLOR CATHODE-RAY TUBE AND COLOR DISPLAY DEVICE}

본 발명은 컬러브라운관 및 컬러디스플레이장치에 관한 것으로서, 특히 컬러 브라운관의 형광막 형성의 노출공정에서 사용되는 브라운관 형광면 도트패턴형성용 보정렌즈(이후, 보정렌즈라 한다)를 개선하는 것에 의해 고선명도이고 고화질인 브라운관을 얻을 수 있도록 한 고선명도, 고화질의 컬러브라운관과 컬러디스플레이장치에 관한 것이다.

컬러브라운관의 고선명도화가 요구됨에 따라서 형광면을 노출 및 현상에 의해 형성하기 위한 노출공정에 요구되는 정밀도도 높아지고 있다.

블랙 매트릭스형식의 컬러 브라운관의 형광면형성에 있어서는 다수의 스트라이프형상 또는 도트형상의 구멍을 남겨서 흑색체가 형성되고, 상기 구멍에 스트라이프형상 또는 도트형상의 노출막을 형성한다. 이 때문에, 상기 구멍 및 상기 형광체막의 위치가 일치하게 되지만, 양자를 전자빔의 조사위치에 정확하게 위치시키는 것이 중요하게 된다.

상기 위치맞춤(레지스트레이션 보정)을 실행하기 위해 여러 가지의 보정렌즈가 사용되고 있지만, 연속곡면을 갖는 것과 불연속 곡면을 갖는 것이 있고 양자 모두 노출용 광선을 굴절시켜서 실제의 전자빔 궤도에 근사시키는 목적의 것이기 때문에 매우 복잡한 면형상을 나타내고 있다.

상기 스트라이프형상의 형광막을 갖는 컬러 브라운관에서는 형광막이 수직방향으로 긴 띠형상으로 되므로, 이것을 발광시키기 위해 투사시키는 전자빔이 수직방향으로 위치 어긋남을 일으켜도 색 어긋남을 일으키는 일이 없다. 따라서, 수평방향으로의 빔어긋남만을 보정하면 좋으므로, 보정렌즈의 설계면에서의 자유도는 높다. 그러나, 상기 형광면은 고밀도로 배열할 수 없으므로, 높은 해상도는 얻어지지 않는다. 이 때문에, 고해상도가 요구되는 컴퓨터단말용 컬러 브라운관에서는 도트형상의 형광막을 형성하고 있다.

상기 도트형상의 형광막을 형성한 컬러 브라운관의 형광막 형성에 있어서는 수평방향 및 수직방향의 보정을 동시에 실행하지 않으면 안되고, 최적 보정량이 얻어지도록 여러 가지의 보정렌즈가 사용되고 있다.

예를 들면, 일본국 특허공고공보 소화47-40983호에 개시되어 있는 바와 같은 불연속 보정렌즈를 내장한 노출대에 대해서 도면을 사용해서 설명한다.

도 8은 노출대의 구성을 도시한 것으로서, 광원(81), 렌즈(82) 및 보정렌즈(83)을 내장한 노출대(84)상에 섀도우마스크(87)을 장착한 앞면패널(85)가 설치된다. 보정렌즈(83)은 도 9의 (a)∼도 9의 (c)에 도시한 바와 같이 평면형상 및 수평방향(x), 수직방향(y)에 기울기(경사)를 갖는 단면형상을 갖고 각 방향에 정방형 또는 장방형의 여러개의 블럭으로 분할되어 있다. 광원(81)에서 출사된 노출용 광선은 렌즈(82)를 통과하고 보정렌즈(83)에서 굴절된 후, 섀도우마스크(87)의 개구를 거쳐서 앞면패널(85)의 내면에 도달하고 감광성막(86)을 노출시키지만, 보정렌즈(83)의 불연속 경계면(83′)의 격자형상의 암선(暗線)패턴이 감광성막(86)에 노출되는 것을 방지하기 위해 노출처리중에 보정렌즈(83)을 X, Y 2방향으로 요동시키고 있다. 그러나, 이 격자형상의 암선패턴의 영향에 의해 도트형성을 고선명도화로 할 수 없으므로, 여러 가지의 격자형상 암선패턴의 발생을 억제하기 위한 여러 가지 방법이 시도되고 있다. 예를 들면, 일본국 특허공개공보 소화62-154525호에 개시되어 있는 보정렌즈도 그 하나의 예이다. 이 렌즈형상에 대해서 설명한다.

도 10은 격자형상 암선패턴을 어느정도 억제하기 위한 보정렌즈의 단면도이다. 보정렌즈의 유효면을 여러개의 영역으로 분할하고, 영역(103a)의 중심의 두께를 d1, (103b)의 중심의 두께를 d2, (103c)의 중심의 두께를 d3, (103d)의 중심의 두께를 d4, (103e)의 중심의 두께를 d5, (103f)의 중심의 두께를 d6으로 하면, 이들 d1, d2, d3, d4, d5, d6을 각 영역간의 단차부 (104a), (104b), (104c), (104d), (104e)가 100㎛정도로 하고 있었다. 이와 같이 각 단차부를 작게 하는 것에 의해, 형광면상의 격자형상 암선패턴(암선 스트라이프)의 콘트라스트 및 면적이 작아지도록 하고 있었다.

그러나, 상기 보정렌즈를 사용해도 컬러 브라운관의 고선명화의 요구를 만족시킬 수 없었다.

도 11은 종래의 보정렌즈의 부분확대 단면도(각 영역의 중심의 두께는 무시해서 도시하고 있다)이다. 종래의 보정렌즈(33)의 영역경계부(34a), (34b)는 기준면(32)에 대해서 수직으로 되어 있다. 따라서, 도 3a에 도시한 바와 같이, 광원에서 출사되고 보정렌즈(33)의 영역경계부(34a), (34b)에 비스듬하게 입사하는 입사광이 2차굴절하므로, 부분적으로 광이 집중하거나 분산하는 것에 의해 출사광의 광량이 변화하고 영역경계부 단차의 높이에 따른 폭 t의 암선이 발생한다.

도 12는 상기 보정렌즈의 성형에 사용하는 종래기술에 의한 보정렌즈의 금형의 사시도이다. 보정렌즈의 금형(121)은 성형되는 보정렌즈의 원하는 여러개의 분할된 영역(예를들면(123))을 갖고 있고, 상기 영역에는 각각 영역경계부(예를 들면(124))가 있다. 종래기술에 의한 금형은 수백개의 상기 영역에 해당하는 블럭의 조합에 의해 1개의 금형으로 되어 있다. 소위 조립식이다. 따라서, 고선명도화의 요구를 만족시키기 위해, 보정렌즈의 여러개로 분할된 각각의 영역의 면적을 더욱 작게 하거나 영역경계부의 단차를 더욱 작게 하거나 하는 것이 매우 어렵게 되어 있다.

상기 금형(121)에 의해 성형한 보정렌즈에 광원에서 출사된 광선을 통과시켜서 컬러 브라운관의 앞면패널 내면의 감광성막을 노출시키면, 상기 도 3a를 사용해서 설명한 바와 같이 상기 감광성막에 보정렌즈면의 다른 영역경계부 단차높이에 의한 폭 불균일의 격자형상 암선패턴이 발생하고 컬러 브라운관 형광면의 도트에 불균일이 발생한다. 즉, 감광성막에 도달하는 광량이 불균일하게 되고 형광체도트의 형상 정밀도가 나쁘고 위치 정밀도도 저하한다. 이 때문에, 화질이 좋은 고선명도의 컬러 브라운관을 얻는 것이 곤란하였다.

상기 종래기술에서는 보정렌즈면의 다른 영역경계부의 단차에 의해 이 보정렌즈를 투과해서 섀도우마스크상에 조사되는 노출용 광에 폭 및 콘트라스트가 불균일한 격자형상 명암선패턴이 발생해 버린다. 그리고, 이 격자형상 명암선패턴의 영향을 완화시키기 위한 수단으로서, 렌즈평면의 중심의 두께를 조정하는 것에 의해 격자형상 명암선패턴의 발생을 저감시키도록 하거나 또는 노출시에 보정렌즈를 요동시키는 것에 의해 격자형상 명암선패턴의 영향이 노출면 전면에 걸쳐서 균일하게 나타나도록 하고 있지만, 종래 40만개 화소로 구성되어 있던 화면을 100만개 이상의 화소로 구성하고자 하는 컬러 브라운관의 고선명도화의 요구에 대해서 충분히 대응할 수 없었다.

이것은 상술한 바와 같이 화질이 좋은 CDT를 얻기 위해서는 고정밀도의 형광체 도트위치 정밀도가 필요하고, 고정밀도의 형광체 도트위치 정밀도를 얻기 위해서는 고정밀도 형상의 도트를 형성하는 것이 필요하지만, 이들을 만족시키기 위한 고정밀도의 보정렌즈를 얻을 수 없었기 때문이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래기술의 문제점을 해소해서 노출시에 보정렌즈에 의해 발생하는 격자형상 명암선패턴의 영향을 없애는 것에 의해서, 형광체의 도트패턴형상 및 그의 위치를 고정밀도로 형성한 고선명도, 고화질의 컬러브라운관 및 컬러디스플레이장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 보정렌즈의 외관을 도시한 사시도,

도 2는 본 발명의 실시예 1에 관한 보정렌즈의 단면도,

도 3은 종래의 보정렌즈와 본 발명의 실시예 1에 관한 보정렌즈의 부분확대 단면도와 노출효과의 비교도,

도 4는 본 발명의 실시예 2에 관한 보정렌즈의 외관을 도시한 사시도,

도 5는 본 발명의 실시예 2에 관한 보정렌즈의 단면도,

도 6은 종래의 보정렌즈의 부분확대 단면도,

도 7은 본 발명의 실시예 2에 관한 보정렌즈의 부분확대 단면도,

도 8은 노출대의 구성을 도시한 단면도,

도 9는 종래의 보정렌즈의 평면도 및 단면도,

도 10은 종래의 보정렌즈의 평면도 및 단면도,

도 11은 종래의 보정렌즈의 부분확대 단면도,

도 12는 종래의 보정렌즈의 금형의 사시도,

도 13은 본 발명의 실시예 1에 관한 보정렌즈의 성형용 금형의 외관을 도시한 사시도,

도 14는 본 발명의 실시예 1에 관한 보정렌즈용 성형금형의 절삭가공장치,

도 15는 본 발명의 실시예 1에 관한 보정렌즈의 금형의 절삭가공 프로세스의 흐름도,

도 16은 본 발명의 실시예 1에 관한 보정렌즈용 성형금형의 소성가공장치,

도 17은 본 발명의 실시예 1에 관한 보정렌즈의 금형의 소성가공 프로세스의 흐름도,

도 18은 본 발명의 실시예 2에 관한 보정렌즈의 성형용 금형의 외관을 도시한 사시도,

도 19는 본 발명의 실시예 2에 관한 보정렌즈용 성형금형의 절삭가공장치,

도 20은 본 발명의 실시예 2에 관한 보정렌즈의 금형의 절삭가공 프로세스의 흐름도,

도 21은 본 발명의 실시예 1에 관한 보정렌즈와 종래 보정렌즈의 노출효과의 비교도.

상기 목적은 노출용 광의 입사면을 기울기가 다른 여러개의 평면 또는 곡면으로 구성한 보정렌즈에 의해 발생하는 격자형상 명암선 또는 암선패턴의 폭 및 콘트라스트가 노출면 전면에 걸쳐서 균일하게 되도록 보정렌즈를 구성하고 이 보정렌즈를 요동시키면서 노출시키는 것에 의해 달성된다.

그리고, 상기 보정렌즈는 렌즈면에 형성하는 기울기가 다른 여러개의 평면 또는 곡면을 종래의 칫수의 1/2∼1/3 이하로 미세화하고 또한 각각의 미세화한 평면 또는 곡면의 경계부에 발생하는 단차가 가능한 한 작게 되도록 각각의 평면 또는 곡면이 위치하도록 형성하고,

[1] 경계부의 단차면의 기울기를 노출용 광의 입사방향과 평행하게 하거나 또는

[2] 경계부의 단차면의 기울기를 기준면에 대해서 120도 이하이고 노출용 광의 입사방향에 대해서 일정한 기울기로 하거나 또는

[3] 경계부의 단차면의 기울기를 기준면에 대해서 120도 이하로 해서 단차면의 표면에 미소한 오목볼록을 형성하거나 또는

[4] 경계부의 단차면의 기울기를 기준면에 대해서 120도 이하로 해서 보정렌즈의 노출용 광의 출사면 측에서 격자형상의 암선이 발생하는 부분에 일정한 폭으로 선이나 흠집 등을 형성하여 표면을 거칠게 하거나

또는 이들 [1]∼[4]를 조합하는 것에 의해 얻어진다.

보정렌즈에 의해 발생하는 격자형상 명암선 또는 암선패턴의 폭 및 콘트라스트를 노출면 전면에 걸쳐서 균일하게 하는 것에 의해, 이 보정렌즈를 노출시에 요동시키면서 섀도우마스크상에 조사했을 때 일정 노출시간내에 노출면에 조사되는 광량은 노출면 전체 영역에 걸쳐서 균일하게 된다. 이와 같이 노출량을 균일하게 하는 것에 의해, 브라운관의 앞면패널상에 위치 정밀도 및 형상 정밀도가 양호한 형광막의 도트패턴이 형성된다.

여기에서 보정렌즈에 의해 발생하는 격자형상 명암선 또는 암선패턴의 폭 및 콘트라스트는 상기 과제를 해결하기 위한 수단의 란에 기재한 순서에 따라서 설명하면

[1] 경계부의 단차면을 형광용 광의 입사방향에 대해 평행하게 형성한 것에 의해, 노출용 광에 의한 단차면에서의 2차굴절 비율이 적어지고 또한 그 출사면에 영향을 미치는 영역이 작아진다. 이것에 의해, 보정렌즈를 투과한 노출용 광에 의한 선폭이 좁고, 콘트라스트가 일정한 격자형상 명암선패턴이 발생한다.

[2] 경계부의 단차면의 기울기를 기준면에 대해서 120도 이하이고 노출용 광의 입사방향에 대해서 일정한 기울기로 하는 것에 의해, 단차면 및 그 근방에 입사한 노출용 광이 간섭해서 비교적 넓은 영역으로 분산하고 보정렌즈의 단차면의 영향을 받은 부분에서 출사하는 노출용 광의 광량이 저감하고 이 부분에 의해 폭 및 콘트라스트가 균일한 격자형상의 암선패턴이 발생한다.

[3] 경계부의 단차면의 기울기를 기준면에 대해서 120도 이하로 해서 단차면의 표면에 미소한 오목볼록을 형성하는 것에 의해, 단차면에서의 광의 투과율이 저하하고 보정렌즈의 단차면의 영향을 받은 부분에서 출사하는 노출용 광의 광량이 상기 [2]의 경우에 비해서 더욱 저감하고, 이 부분에 의해 폭 및 콘트라스트가 균일한 격자형상의 암선패턴이 발생한다.

[4] 경계부의 단차면의 기울기를 기준면에 대해서 120도 이하로 해서 보정렌즈의 노출용 광의 출사면 측에서 격자형상의 암선이 발생하는 부분에 일정한 폭으로 선 또는 흠집 등을 형성해서 표면을 거칠게 하는 것에 의해, 이 부분에 의해 폭 및 콘트라스트가 균일한 격자형상의 암선패턴이 발생한다.

본 발명에 의하면, 여러개의 미소한 평면 또는 곡면에 의해 구성된 보정렌즈에 의해 발생하는 격자형상 명암선의 선폭 및 그 콘트라스트를 섀도우마스크상의 노출면 전면에 걸쳐서 균일하게 되도록 형성할 수 있으므로, 이 보정렌즈를 요동시키면서 노출시키는 것에 의해 형상 정밀도 및 위치 정밀도가 양호한 형광체 도트패턴이 형성되어 화질이 좋은 브라운관을 얻을 수 있다. 또, 이 브라운관을 사용하는 것에 의해 고선명도의 텔레비젼세트 및 단말용 모니터를 얻을 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 도면에 따라서 설명한다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 1실시예에 관한 보정렌즈의 외관을 도시한 사시도이다. 도 2는 보정렌즈의 단면도이다.

보정렌즈(3)을 구성하는 재료로서는 광의 투과도가 높은 폴리메틸메타아크릴레이트 등의 광학플라스틱으로서 기준면(2)에 대해서 X, Y방향의 기울기가 다른 여러개의 평면 또는 곡면(3a)의 집합을 형성하고 있다.

도 1에 도시한 본 발명에 의한 보정렌즈는 종래기술에 의해 제작된 도 9에 도시한 바와 같은 보정렌즈와 유사한 형상을 갖고 있지만, 이들 보정렌즈를 성형하기 위해 종래에는 조립식의 금형을 사용해서 하나하나의 틀(mold)로 각각의 평면 또는 곡면을 형성하고 있던 것에 대해서, 본 발명에서는 각각의 평면 또는 곡면의 틀을 1개의 금형재료 표면에 기계가공에 의해 형성하는 일체형을 사용해서 형성한다.

이와 같이, 일체의 금형을 사용해서 보정렌즈를 성형하기 때문에, 보정렌즈(3)의 각각에 기울기가 다른 여러개의 평면 또는 곡면(3a)의 각각의 변의 길이의 최소칫수에 종래의 조립식의 형태와 같은 제약을 받지 않게 되므로, 그 평면 또는 곡면(3a)의 각변의 칫수를 종래의 조립식의 금형에 의해 형성하고 있던 각변의 칫수에 비해서 1/2∼1/3이하로 미세화해서 형성할 수 있다.

또, 그들 경사각을 가진 평면 또는 곡면의 경계부의 단차중 가장 큰 단차의 값이 가장 작게(극소로) 되도록 각 평면 또는 곡면이 위치결정되는 조건하에서 상기 일체형의 가공조건을 결정하는 것에 의해, 조립식의 틀을 사용해서 성형하고 있던 종래의 보정렌즈에서는 100㎛ 전후였던 경계부의 단차를 5㎛이하로 저감할 수 있다.

또, 후술하는 바와 같은 방법에 의해 상기한 보정렌즈를 성형하는 일체형 금형을 기계가공으로 형성하므로, 본 발명에서는 렌즈면 경계부단차(4a)를 단차(4a)에 의해 발생하는 격자형상 명암선의 발생의 정도에 따라서 여러 가지 각도로 형성할 수 있다.

이것에 의해, 도트성형하기 위한 노출효과에 크게 영향을 미치는 불연속 경계부의 단차를 대폭으로 감소할 수 있고, 경계부단차(4a)에 의한 렌즈면(3a)의 유효면의 면적으로의 영향이 작아지고 유효면적이 커지고 설계자유도도 증가시킬 수 있다.

도 3은 종래의 보정렌즈와 본 발명의 보정렌즈의 부분확대 단면도와 노출효과의 비교도이다.

종래의 보정렌즈의 렌즈면 경계부단차(34a)는 기준면(32)에 대해서 수직으로 되도록 구성되어 있고, 렌즈면 경계부단차(34a)에 입사하는 노출용 광의 입사각도가 장소에 따라 다르므로, 렌즈면 경계부단차(34a)에 비스듬하게 입사하는 입사광의 2차굴절에 의해 부분적으로 광이 집중하거나 분산하는 것에 의해서 발생하는 출사광의 격자형상 명암선패턴의 광량 및 그 폭에 장소에 따른 변화(분포)가 발생해 버린다.

이에 대해, 본 발명에 의한 보정렌즈에서는 렌즈면 경계부단차(4a)가 종래의 보정렌즈에 비해서 1/20이하로 작게 형성되므로, 본 발명에 의한 보정렌즈를 투과한 노출용 광에 의해 발생하는 격자형상 명암선의 광량 및 그폭을 노출면 전면에 걸쳐 거의 균일하게 할 수 있다.

또, 도 3b에 도시한 본 발명에 의한 보정렌즈는 렌즈면 경계부단차 형상(4a)의 경사방향을 보정렌즈에 입사하는 노출용 광의 입사방향과 평행하게 되도록 형성한 경우를 나타낸다.

이와 같이 렌즈면 경계부단차 형상(4a)의 경사방향을 보정렌즈에 입사하는 노출용 광의 입사방향과 평행하게 되도록 형성하는 것에 의해 입사광이 단차면에서 2차굴절하는 비율이 적어지므로, 2차굴절에 의해 발생하는 격자형상 명암선의 광량을 노출면 전면에 걸쳐 거의 균일하게 저감할 수 있음과 동시에 명암선의 폭도 노출면 전면에 걸쳐서 거의 균일하게 좁게 할 수 있다.

다음에, 도 1에 도시한 본 발명의 보정렌즈를 성형하기 위한 금형에 대해서 설명한다.

도 13은 도 1에 도시한 본 발명의 1실시예에 관한 보정렌즈의 성형에 사용되는 금형의 외관을 도시한 사시도이다. 금형(131)의 재료로서는 가공성의 관점에서 비철 연질금속, 예를 들면 알루미늄 합금, 진유(眞鍮) 또는 구리 등이 적합하다. 금형(131)의 표면이 도 1에 도시한 보정렌즈의 전사면에 상당해서 형성되어 있는 것이다.

다음에, 이 금형의 가공법에 대해서 설명한다.

도 14는 본 발명의 보정렌즈용 성형금형의 절삭가공장치를 도시한 도면이다. 도 15는 본 발명의 금형의 절삭프로세스의 흐름도를 도시한 도면이다.

금형(131)은 Z테이블에서의 피치방향의 위치결정 테이블(143)상에 유지된다. 이 금형표면상에 상술한 보정렌즈 표면형상의 전사면을 다이아몬드바이트(diamond bit) 등의 절삭공구를 사용해서 절삭가공을 실행하는 것이다. 다이아몬드바이트(144)는 회전테이블(142)에 절삭공구(cutting tool) 선단 중심부가 회전중심으로서 회전가능하게 유지되고, 금형(131)에 대해서 Y방향의 테이블(141)의 이동에 의해 컷팅(cutting)이 가해지고 X방향으로 테이블(141)을 연속적으로 이동시켜서 절삭공급을 가하는 것이다.

이 절삭가공을 실행하기 전에 미리 본 발명의 보정렌즈의 평면 또는 곡면(3a)의 경사각에 의해 불연속 경계부의 단차(4a)의 높이를 산출해서 단차의 최대값이 가장 작게(극소로) 되도록 최적화된 보정렌즈(3)의 형상을 결졍한다. 또, 광원에서 입사하는 광의 입사각을 산출해서 삼각함수에 의해 인접한 경사면과의 접점을 구하고, 단차의 최대값이 가장 작아지고 또한 렌즈면 경계부 측벽의 기울기(경사)방향이 광원으로 부터의 노출용 광의 입사방향과 평행하게 되는 가공조건을 결정한다. 이 사이클을 순차 반복해서 전체 불연속 경계부의 단차에 있어서의 가공위치를 결정한 후 금형절삭가공을 실행한다.

이 절삭공급의 위치에 따라서 1개의 평면 또는 곡면(133)의 절삭을 종료할 때마다 Z테이블(143)의 피치공급을 실행하고, 다음에 절삭을 실행하는 평면 또는 곡면(133)의 원하는 Y방향의 경사각으로 다이아몬드바이트(144)의 자세를 회전테이블(142)에 의해 절삭중에 순차 변화시켜서 가공한다. 또한, 다이아몬드바이트(144)의 절삭방향X와 직교하는 방향의 절삭공구 길이는 원하는 1개의 평면 또는 곡면(133)의 절삭폭 방향의 변의 길이와 대략 일치시켜 두면 좋다.

다음에, 본 발명의 보정렌즈의 금형을 소성가공에 의해 형성하는 방법에 대해서 설명한다.

도 16은 본 발명의 보정렌즈용 성형금형의 소성가공장치를 도시한 도면이다. 금형(164)는 X테이블 및 Y테이블에서 직교하는 2축방향으로 이동가능하게 유지된 위치결정테이블(163)상에 유지된다. 이 금형표면상에 기준바닥면(132)에 대해서 기울기가 다른 여러개의 평면 또는 곡면(133)을 형성하기 위한 펀치(165)가 이 펀치의 가공면을 중심으로 해서 회전가능하게 고니어스테이지(goniostages)(166), (167)에 의해 유지되고, 상기 고니어스테이지는 수직방향으로 이동가능한 Z축(168) 하단부에 부착되어 있다. 또한, 펀치(165)의 가공면으로의 누름력을 제어, 관리하기 위한 파워센서 등을 포함한 제어장치(169)도 이 Z축(168)의 하단에 부착되어 있다. 이 Z축(168)은 컬럼(170)에 의해 유지되어 있다. 다음에, 본 장치를 사용한 보정렌즈용 성형금형의 가공프로세스에 대해서 설명한다.

도 17은 본 발명의 금형의 소성가공 프로세스의 흐름도를 도시한 도면이다. 금형가공을 실행하기 전에 미리 가공의 대상으로 되는 평면 또는 곡면(133)의 경사각에 의해 불연속 경계부의 단차(134)의 높이를 산출하고, 단차가 최소로 되는 가공위치를 결정한다. 명/암선이 발생하기 쉬운 형상으로 되는 경우, 광원에서 입사하는 광의 입사각을 산출하고, 삼각함수보다 인접한 경사면과의 접점을 구하고, 단차가 최소로 되고 또한 레즈면 경계부 측벽의 기울기방향이 광원과 평행하게 되는 가공조건을 결정한다. 이 사이클을 순차 반복하고 전체 불연속 경계부의 단차에 있어서의 가공위치를 결정한 후 금형가공을 실행한다.

펀치(165)의 재질로서는 다이아몬드, CBN 또는 초경(超硬) 등의 고경도 재료가 적합하고 하단부의 가공에 관여하는 면의 형상은 원하는 평면 또는 곡면(133)의 표면형상의 전사면에 가공해 둔다. 펀치(165)의 금형(164)에 대한 자세를 피가공면에 요구되는 기준바닥면(132)에 대한 X, Y방향의 기울기와 일치하도록 X방향의 고니어스테이지(166) 및 Y방향의 고니어스테이지(167)을 각각 펄스모터 등의 구동원에 의해 위치결정을 실행한다. 또, 상기 펀치와 금형(164)의 X-Y면 내에서의 상대위치결정은 X테이블, Y테이블을 구동시켜 실행한다. 이 상대위치결정을 실행한 후, 펀치(165)를 유지하고 있는 Z축(168)을 하강시켜서 금형(164) 표면을 내리누르고 파워센서 등을 포함한 제어장치(169)가 누름력을 제어, 관리하고, 원하는 평면 또는 곡면(133)을 형성한 후 펀치(165)의 자세를 변경해서 렌즈면 경계부단차 형상을 형성하는 것이다. 이 사이클을 순차 반복해서 금형을 가공한다.

상기 가공방식은 소성가공방식을 사용해서 본 발명의 보정렌즈의 금형을 성형하는 것이다.

상술한 소성가공방식 또는 절삭가공방식 중의 어느 하나를 사용해서 금형의 가공을 종료한 후, 금형표면에 상술한 바와 같은 광의 투과도가 높은 폴리메틸메타아크릴레이트 등의 광학 플라스틱 또는 열경화수지를 공급해서 가열압축하는 것에 의해 보정렌즈가 성형된다. 또한, 자외선 경화형 수지를 금형표면에 공급해서 자외선을 조사하는 것에 의해서도 보정렌즈를 형성할 수 있다.

상술한 소성가공방식 및 절삭가공방식의 2종류의 가공프로세스에 의해 제작한 금형에서는 원하는 평면 또는 곡면(133)의 크기 및 금형표면형상을 자유롭게 설계할 수 있으므로, 고정밀도의 보정렌즈를 제작할 수 있게 되고 형광막의 패턴정밀도가 향상하기 때문에 고선명도의 브라운관을 노출시킬 수 있다.

상기한 금형은 상술한 소성가공방식 또느 절삭가공방식 이외에도 방전가공에 의해 형성하는 것도 가능하다.

다음에, 상기한 가공방법에 의해 형성한 본 발명에 의한 보정렌즈를 사용해서 브라운관의 앞면패널 내면의 감광성막을 노출시켜 형광체의 도트패턴을 형성하는 방법에 대해서 설명한다.

이 형광체의 도트패턴을 형성하는 방법은 종래 기술의 부분에서 도 8을 사용해서 설명한 방법과 동일하고, 본 발명에서는 도 8에 있어서의 종래의 보정렌즈(83)을 본 발명에 의한 보정렌즈(3)으로 치환하고, 광원(81)에서 출사한 노출용 광(도면에 있어서 점선으로 나타낸다)을 렌즈(82) 및 보정렌즈(3)을 투과시켜서 섀도우마스크(87)상에 조사한다. 이 때, 보정레즈(3)을 요동시키는 것에 의해, 상술한 바와 같이 섀도우마스크(87)상에는 소정 시간내에 노출용 광이 균일하게 조사되므로, 섀도우마스크(87)을 통과한 노출용 광은 브라운관의 앞면패널 내면의 감광성막상에 조사되는 광량의 분포가 균일한 상태에서 노출면 전면에 걸쳐 균일하게 조사된다.

이 균일하게 노출된 감광성막을 마스크로 해서 이 감광성막의 층의 아래에 형성한 형광막을 에칭하는 것에 의해, 브라운관의 앞면패널 내면에는 위치 정밀도 및 형상 정밀도가 좋은 형광막의 도트패턴이 형성된다.

또, 상기 방법에 의해 제조한 컬러브라운관을 채용하는 것에 의해, 고선명도의 텔레비젼세트 및 단말용 모니터를 얻을 수 있다.

다음에, 상기 방법에 의해 작성된 브라운관의 앞면패널을 평가한 결과에 대해서 기술한다.

도 21은 본 발명에 의한 보정렌즈 또는 종래의 보정렌즈를 사용해서 브라운관의 앞면패널 내면에 형광막의 도트패턴을 형성했을 때의 보정렌즈의 차이에 의한 노출효과를 비교한 도면이다.

이 노출효과의 비교는 각 조건에 의해 형광막의 도트패턴을 형성한 브라운관의 앞면패널(85)를 이면측에서 앞면패널 내면(86)을 균일하게 조명해서 앞면패널의 표면측에 설치한 텔레비젼 카메라로 이 앞면패털의 표면을 검출하고, 이 검출한 화상신호를 검출화소 단위로 처리하는 것에 의해 실행하였다.

상기한 방법에 의해 제조한 브라운관의 앞면패널(85)에는 일반적으로 종방향(도 21의 y방향)으로 선형상의 휘도의 불균일이 발생하기 쉬으므로, 상기 화상신호의 처리에 있어서는 처리의 정밀도를 향상시키기 위해 종방향의 각 화소의 신호를 부가한 것을 사용해서 횡방향(도 21의 x방향)의 휘도의 변동을 평가하였다.

여기에서, 휘도의 변동을 평가하는 지표로서 다음 식에 의해 정의되는 휘도변동(브라운관 형광면(210)의 소정의 범위(211)에 있어서의 y방향에 부가한 x방향 각점의 휘도를 각점의 좌표x에서 2층으로 미분한 값) 및 휘도변동율을 사용하였다.

휘도변동 = d(휘도)/dx

여기에서, 상기에 의해 정의된 휘도변동은 측정면인 브라운관 형광면(210)의 소정의 범위(211)을 눈으로 관찰했을 때 확인되는 선의 불균일과의 상관이 양호한 것이다. 눈으로 관찰했을 때, 이 선의 불균일을 확인할 수 없는 고품질의 브라운관을 얻기 위해서는 휘도변동이 작고 휘도변동율이 ±0. 15%이하로 되도록 작성하지 않으면 안되는 것이 발명자들에 의해 실험적으로 요구되고 있다.

본 발명에서는 노출에 사용되는 보정렌즈를 렌즈면을 구성하는 평면 또는 곡면의 한변의 길이를 종래보다 1/2∼1/3 이하로 세분화하고, 그 다음에 형광면 패턴형성시에 노출면에 조사하는 광의 에너지가 부분적으로 불규칙하게 되지 않도록 기준면에 대해서 기울기가 다른 여러개의 평면 또는 곡면의 경계부단차를 극소로 하여 그 경계부측벽의 기울기방향이 광원에서 입사하는 광의 광로와 평행하게 되도록 형성하고, 이 보정렌즈를 요동시키면서 노출시키는 것에 의해 노출면 전체에 걸쳐서 균일한 노출이 실현되고, 그 휘도변동율을 종래의 보정렌즈의 ±0. 35%에 대해서 ±0. 05%이하로 저감할 수 있어 목표로 하는 휘도변동율 ±0. 15%이하를 달성할 수 있었다.

도 21에는 본 발명에 의한 전형적인 예를 도시하였지만, 상기 실시예에 따른 브라운관의 앞면패널을 여러개 작성해서 이들의 휘도변동을 측정하여 휘도변동율을 구한 결과, 이들은 모두 상기 목표로 하는 휘도변동율 ±0. 15%이하를 달성할 수 있었다.

즉, 노출효과를 악화시키는 격자형상 명암선패턴의 폭을 작게 하는 것에 의해, 형광막의 패턴의 정밀도 즉 도트패턴의 위치 정밀도 및 형상 정밀도가 향상해서 고선명도의 컬러 브라운관을 얻을 수 있었다는 것을 알수 있다.

실시예 2

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 관한 보정렌즈의 외관을 도시한 사시도이다. 도 5는 도 4의 본 발명의 다른 실시예에 관한 보정렌즈의 단면도이다. 도 6은 종래의 보정렌즈의 부분확대 단면도, 도 7은 도 4의 본 발명의 다른 실시예에 관한 보정렌즈의 부분확대 단면도이다.

보정렌즈(4)를 구성하는 재료로서는 광의 투과도가 높은 폴리메틸메타아크릴레이트 등의 광학플라스틱으로 구성되고 기준면(4c)에 대해서 X, Y방향의 기울기가 다른 여러개의 평면 또는 곡면(4b)의 집합으로 형성되어 있다.

이 도 4는 종래기술에 의해 제작된 보정렌즈와 유사한 형상을 갖고 있지만, 도 7에 도시한 바와 같이 보정렌즈의 경사각이 다른 여러개의 평면 또는 곡면의 영역경계부의 단차면(4a″)의 기준면(4c)에 대한 각도θ가 120°이하로 입사하는 노출용 광에 대해서 일정한 기울기로 형성되어 있다. 일반적으로는 보정렌즈를 성형하는 금형으로 부터의 이형성(releasability)을 고려하면 이와 같은 형상을 갖는 렌즈는 성형할 수 없지만, 본 발명에 있서서 금형은 세분화된 평면 또는 곡면에 의해 보정렌즈 표면형상 전사면이 형성되어 있으므로, 경사각이 다른 여러개의 평면 또는 곡면을 갖는 영역의 영역경계부 단차의 높이를 5㎛이하까지 저감할 수 있기 때문에 유연한 재료의 광학 플라스틱재로 이루어지는 보정렌즈를 금형으로 성형한 후에 이 금형에서 용이하게 분리할 수 있다.

이와 같이, 단차면(4a″)를 기준면에 대해서 둔각으로 되도록 형성하는 것에 의해, 영역경계부 및 그 근방에 입사한 노출용 광이 간섭해서 비교적 넓은 영역으로 분산하고, 보정렌즈의 영역경계부의 영향을 받은 부분에서 출사하는 노출용 광의 에너지가 저감해서 이 부분에 의해 폭 및 콘트라스트가 균일한 격자형상의 암선패턴을 발생시킬 수 있다.

또, 보정렌즈의 영역경계부의 영향을 받는 부분에서 출사하는 노출용 광의 에너지를 더욱 저감시키는 수단으로서 도 5에 도시한 바와 같이 영역경계부의 단차면(4a′)에 수개∼수십개의 선을 만드는 것에 의해 면의 거칠음을 저하시킨다. 이것에 의해, 이 단차면(4a′)에서의 광의 투과율이 저하해서 보정렌즈의 영역경계부의 영향을 받은 부분에서 출사하는 노출용 광의 광량을 더욱 저감시킬 수 있다.

또, 영역경계부의 이면, 즉 보정렌즈의 노출용 광의 출사면 측에서 출사광이 상기 영역경계부의 영향을 받는 부분에 일정한 폭의 선 또는 흠집 등을 형성해서 면을 거칠게 하여 노출용 광을 산란시키는 것에 의해, 도트패턴 성형시에 불균일이 발생하는 최대원인인 격자형상 암선패턴의 폭의 불균일성을 보완할 수 있다. 이와 같이, 이면을 거칠게 할 때는 단차면(4a′) 또는 (4a″)의 각도θ를 입사하는 노출용 광에 대해서 일정한 기울기로 형성할 필요는 없고 예를 들면 각도θ가 일정하게 되도록 형성해도 좋다. 또한, 각도 θ를 직각 또는 예각으로 형성해도 좋다.

즉, 제2 실시예에 있어서의 보정용 렌즈(4)는 노출용 광을 조사했을 때 보정렌즈(4)를 투과해서 노출면에 도달한 노출용 광에 의해 노출면상에 발생하는 암선패턴의 선폭 및 콘트라스트가 노출면 전역에 걸쳐서 균일하게 되면 좋다.

다음에, 도 4에 도시한 본 발명에 의한 보정렌즈를 성형하기 위한 금형에 대해서 설명한다.

도 18은 도 4에 도시한 본 발명의 1실시예에 관한 보정렌즈의 성형에 이용하는 금형의 외관을 도시한 사시도이다. 금형(181)의 재료로서는 후술하는 가공성의 관점에서 비철 연질금속 예를 들면 알루미늄 합금, 진유 또는 구리 등이 적합하다. 기준 바닥면(181c)에 대해서 기울기가 다른 여러개의 평면 또는 곡면(181a)의 최하점이 성형할 보정렌즈의 경사면의 최상점으로서 전사된다. 또, 금형(181)의 표면은 도 1에 도시한 보정렌즈의 전사면에 상당해서 형성된다.

다음에, 이 금형의 가공법에 대해서 설명한다.

도 19는 본 발명의 보정렌즈용 성형금형의 절삭가공장치를 도시한 도면이다. 도 20은 본 발명의 금형의 절삭프로세스의 흐름도를 도시한 도이다.

금형(191)은 Z테이블에서의 피치방향의 위치결정테이블(143)상에 유지된다. 이 금형표면상에 상술한 보정렌즈 표면형상의 전사면을 다이아몬드바이트 등의 절삭공구를 사용해서 절삭가공을 실행하는 것이다. 다이아몬드바이트(144)는 회전테이블(142)에 절삭공구 선단중심부가 회전중심으로서 회전가능하게 유지되고, 금형(181)에 대해서 Y방향의 테이블(141)의 이동에 의해 컷팅이 가해지고 X방향으로 테이블(141)을 연속적으로 이동시켜서 절삭공급을 가한다.

이 절삭가공을 실행하기 전에 미리 가공의 대상으로 되는 평면 또는 곡면의 영역경계부의 최상점에서 기준면에 대한 각도θ를 계산하고 또 단차(181a)의 높이에 의해 선의 수 및 최적한 가공위치를 결정하고, 이 사이클을 순차반복해서 전체 불연속 경계부의 단차에 있어서의 가공위치를 결정한 후 금형절삭가공을 실행한다.

도 5에 도시한 바와 같은 영역경계부의 단차면(4a′)의 면 거칠음을 저하시키기 위해 단차면(4a′)에 수개∼수십개의 선을 만들어 가공하는 경우는 금형(181)의 단차면(181a)를 가공할 때 원하는 피치마다 절삭가공의 공급량이 변화하도록 절삭가공조건을 제어해서 실행한다. 이것에 의해, 단차면(181a)에 깊이 0. 수㎛의 선형상의 오목볼록을 발생시킬 수 있다.

1열의 평면 또는 곡면을 절삭한 후 Z테이블(143)의 피치공급을 실행하고, 다음에 절삭을 실행하는 평면 또는 곡면(181b)의 원하는 Y방향의 경사각에 다이아몬드바이트(144)의 자세를 회전테이블(142)에 의해 절삭중에 순차 변화시켜 가는 가공방식이다.

또한, 다이아몬드바이트(144)의 절삭방향X와 직교하는 방향의 절삭공구 길이는 원하는 1개의 평면 또는 곡면(181b)의 한변의 길이와 동일하거나 또는 약간 길게 형성해 두면 좋다.

상술한 절삭가공방식에 의해 가공한 금형을 사용해서 이 금형표면에 상술한 광의 투과도가 높은 폴리메틸메타아크릴레이트 등의 광학 플라스틱 또는 열경화 수지를 공급하고 가공압축하는 것에 의해 보정렌즈를 성형한다. 또한, 자외선 경화형 수지를 금형표면에 공급하고 자외선을 조사하는 것에 의해서도 성형할 수 있다.

상술한 절삭가공방식의 가공프로세스에서 제작한 금형에서는 원하는 평면 또는 곡면(181b)의 크기 및 금형표면형상을 자유롭게 설계할 수 있으므로, 고정밀도의 보정렌즈를 제작할 수 있게 된다.

다음에, 상기한 가공방법에 의해 형성한 본 발명에 의한 보정렌즈(4)를 사용해서 브라운관의 앞면패널 내면의 감광성막을 노출시켜 형광체의 도트패턴을 형성하는 방법에 대해서 설명한다.

이 형광체의 도트패턴을 형성하는 방법은 제1 실시예에서도 기술한 바와 같이 종래 기술 부분에서 도 8을 사용해서 설명한 방법과 동일하고, 본 발명에서는 도 8에 있어서의 종래의 보정렌즈(83)을 본 발명에 의한 보정렌즈(4)로 치환하고, 광원(81)에서 출사한 노출용 광(도면에 있어서 점선으로 나타낸다)을 렌즈(82) 및 보정렌즈(4)를 투과시켜서 섀도우마스크(87)상에 조사한다. 보정렌즈(4)는 영역경계부의 경계면(4a″ 또는 4a′)의 기준면(4c)에 대한 기울기각도를 일정한 둔각으로 하고 또 이 경계면의 면거칠음을 저하시키거나 영역경계부의 이면에 일정한 폭의 선 또는 흠집 등을 내어 면을 거칠게 하고 이 부분으로 부터의 노출용 광의 투과량을 감소시키는 것에 의해, 이 보정렌즈를 투과한 노출용 광에 의해 발생하는 격자형상 암선의 폭 및 콘트라스트를 균일성이 좋은 것으로 할 수 있다.

이와 같이 형성된 보정렌즈(4)를 사용해서 노출할 때 보정렌즈(4)를 요동시키면서 노출용 광을 조사하는 것에 의해, 상술한 바와 같이 섀도우마스크(87)상에는 소정 시간동안 노출용 광이 균일하게 조사되므로, 섀도우마스크(87)을 통과한 노출용 광은 브라운관의 앞면패널 내면의 감광성막상에 조사될 광에너지량의 분포가 균일한 상태로 노출면 전면에 걸쳐 조사된다.

이것에 의해, 브라운관의 앞면패널의 내면에는 위치 정밀도 및 형상 정밀도가 좋은 형광막의 도트패턴이 형성된다.

또, 상기 컬러 브라운관을 채용하는 것에 의해, 고선명도의 텔레비젼세트 및 단말용 모니터를 얻을 수 있다.

본 실시예에 의해 제작한 컬러 브라운관의 노출효과를 측정한 결과, 상기 제1 실시예와 마찬가지의 결과가 얻어졌다.

이상, 본 발명을 실시하는 수단에 대해서 2개의 실시예를 사용해서 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 있어서의 컬러 브라운관의 앞면패널의 내면에 형광막의 도트패턴을 형성하기 위한 노출용 보정렌즈는 여러개의 미소한 평면 또는 곡면에 의해 구성된 것으로서, 노출용 광을 조사했을 때 노출면에 격자형상으로 발생하는 명암선패턴 또는 암선패턴의 선폭 및 그들 패턴과 패턴 이외의 노출면에 조사된 노출용 광의 콘트라스트가 노출면 전면에 걸쳐서 균일하게 되도록 형성된 것이면 좋고, 제1 실시예에 개시한 방법과 제2 실시예에 개시한 방법을 조합해도 좋고, 또 그들 일부의 방법을 사용해서 형성해도 좋다.

예를 들면, 보정렌즈를 노출용 광의 입사면 측을 제1 실시예에 개시한 방법 및 형상으로 가공하고, 반대측의 출사면 측을 제2 실시예에 개시한 바와 같은 균일한 폭의 거치른 면을 형성하는 것에 의해서도 노출용 광을 조사했을 때 노출면에 격자형상으로 발생하는 명암선패턴 또는 암선패턴의 선폭 및 그들 패턴과 패턴 이외의 노출면에 조사된 노출용 광의 콘트라스트가 노출면 전면에 걸쳐서 균일하게 형성된다.

본 발명에 의하면, 여러개의 미소한 평면 또는 곡면에 의해 구성된 보정렌즈에 의해 발생하는 격자형상 명암선의 선폭 및 그 콘트라스트를 섀도우 마스크상의 노출면 전면에 걸쳐서 균일하게 되도록 형성할 수 있으므로, 이 보정렌즈를 요동시키면서 노출시키는 것에 의해 형상 정밀도 및 위치 정밀도가 양호한 형광체 도트패턴이 형성되어 화질이 좋은 브라운관을 얻을 수 있다.

또, 이 브라운관을 사용하는 것에 의해 고선명도의 텔레비젼세트 및 단말용 모니터를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 섀도우 마스크를 거쳐서 노출해서 형성된 형광체 도트패턴으로 이루어지는 화소를 100만개 이상 갖고, 상기 화소에 의해 구성되는 화면의 휘도변동율을 -0. 15%∼-0. 05% 또는 +0. 05∼+0. 15%로 형성한 것을 특징으로 하는 컬러 브라운관.
2. 섀도우 마스크를 거쳐서 노출해서 형성된 형광체 도트패턴으로 이루어지는 화소를 100만개 이상 가진 컬러브라운관을 구비하고, 상기 화소에 의해 구성되는 화면의 휘도변동율을 -0. 15%∼-0. 05% 또는 +0. 05∼+0. 15%로 형성한 것을 특징으로 하는 컬러디스플레이장치.