KR100271709B1 - 칼라 수상관 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칼라 수상관, 특히 형광체층(a phosphor screen)의 적색 색재현 영역을 확대한 칼라 수상관에 관한 것으로서, 청색 형광체, 녹색 형광체, 적색 형광체로 이루어진 형광체층을 갖는 칼라 수상관에 있어서, 적색 형광체에 의한 발광휘도(a)와 청색 형광체에 의한 발광휘도(b)의 비(a/b)를 1.40 이상으로 하며, 이에 의해 형광체층의 발광휘도를 저하시키지 않고 적색의 색 휘도를 향상시키며, 색 재현 영역이 넓은 칼라 수상관이 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

칼라 수상관
본 발명은 칼라 수상관, 특히 형광체층(a phosphor screen)의 적색의 색 재현 영역을 확대한 칼라 수상관에 관한 것이다.
일반적으로 칼라 수상관은 패널, 퍼넬 및 네크로 이루어진 외관 용기를 구비하고, 패널의 내부면에는 청색, 녹색, 적색으로 발광하는 형광체로 이루어진 형광체층이 설치되어 있다. 상기 형광체층에 대해서 전자총으로부터 방출되는 전자빔을 섀도우마스크를 통하여 주사함으로써, 칼라 화상이 표시된다. 이와 같은 칼라 수상관의 형광체층의 중요한 특성으로서, 휘도(color bright), 콘트라스트(color contrast) 및 색 재현 영역(color reproducible region)을 결정하는 청색, 녹색, 적색 각각의 색 순도(color purity)가 있다. 이 형광체층의 특성은 모두 형광체층을 구성하는 각 형광체의 발광 특성(a light-emitting property)에 크게 의존하고 있다.
종래, 청색 형광체(a blue-emitting phospher)에는 ZnS:Ag, 녹색 형광체(a green-emitting phospher)에는 ZnS:Cu, Au, Al, ZnS:Cu, Al 또는 이들의 혼합물, 적색 형광체(a red-emitting phospher)에는 Y2O2S:Eu가 사용되고 있다.
적색 형광체(Y2O2S:Eu)에 대해서는 상기 발광색이 활성제인 Eu의 농도에 거의 비례하고, 표 1에 나타낸 바와 같이 Eu의 농도가 높을 수록 발광색의 붉은 빛이 강해지고, 색 재현 영역이 넓은 발광색이 된다. 그러나, 반대로 발광휘도는 저하된다. 그 때문에, 적색 형광체에는 2가지 특성의 균형을 고려하여 일반적으로 Eu 농도가 3중량%∼7중량%의 Y2O2S:Eu가 사용되고 있다.
Y2O2S:EuY형광체의 Eu농도(%) 칼라 수상관에서의 발광색도 단색휘도(상대값) 형광체 단가(상대값)
X Y
3.9 0.615 0.335 100 100
5.6 0.625 0.330 95 110
또한, 표 1의 값은 형광체의 배열 피치가 0.28㎜인 17인치의 칼라 수상관에 대해서 측정한 값이다.
그런데, 최근 칼라 수상관은 컴퓨터 등의 표시용으로서의 수요가 증가하고 있고, 상기 표시에 사용되는 디스플레이관에는 종래보다 청색, 녹색, 적색 각각의 색휘도를 향상시키며, 색 재현 영역을 넓게 하는 것이 요망되고 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 적색 형광체에 있어서, 상기 색 순도를 개선하기 위해서는 Eu의 농도를 높이지 않으면 안되고 휘도가 저하될 뿐만 아니라 형광체의 비용이 높아진다.
따라서, 본 발명의 목적은 형광체층의 발광휘도를 저하시키지 않고(Eu의 농도를 높이지 않고) 적색의 색 순도를 향상시키며, 색 재현 영역이 넒은 칼라 수상관을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 칼라 수상관의 구성을 도시한 단면도,
도 2a 및 도 2b는 그 칼라 수상관에서의 형광체층의 한 구성예를 도시한 평면도 및 단면도,
도 3은 그 칼라 수상관의 변형예를 도시한 단면도,
도 4a는 도 3에 도시한 청색 필터의 분광 반사율의 일례를 도시한 도면,
도 4b는 도 3에 도시한 녹색 필터의 분광 반사율의 일례를 도시한 도면,
도 4c는 도 3에 도시한 적색 필터의 분광 반사율의 일례를 도시한 도면,
도 5는 도 2에 도시한 형광체층의 형성방법을 도시한 도면 및
도 6은 형광체층을 구성하는 적색 형광체의 발광휘도와 청색 형광체의 발광휘도의 비와, 적색 형광체의 색도의 x값의 관계를 도시한 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 패널 2: 퍼넬
3: 네크 4: 외관용기
5: 형광체층 6: 섀도우마스크
6B,6G,6R: 전자빔 7: 전자총
8: 이너 실드(inner shield) 9: 편향장치
10: 광 흡수층 11B,11G,11R: 형광체 도트
12B,12G,12R: 칼라필터 16: 포토레지스트
17: 전자빔 통과구멍 18: 레지스트
19: 광 흡수 도료층 20: 원형상 공간
21: 형광체 슬러리층
본 발명의 칼라 수상관은 투광성의 패널과, 상기 패널의 내부면에 설치된 청색 형광체, 녹색 형광체, 적색 형광체로 이루어진 형광체층을 구비하고,
상기 적색 형광체에 의한 발광 휘도(a)와 상기 청색 형광체에 의한 발광 휘도(b)의 비(a/b)가 1.40 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 칼라 수상관은 상기 칼라 수상관에 있어서,
상기 청색 형광체가 Ag농도 0.015중량%∼0.08중량%의 ZnS:Ag로 이루어지고, 상기 적색 형광체가 Eu농도 3.5중량%∼6.1중량%의 Y2O2S:Eu로 이루어진 칼라 수상관
및 상기 형광체층과 상기 패널 사이에 칼라 필터가 끼워지는 칼라 수상관을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 칼라 수상관의 구조의 개요를 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 칼라 수상관은 투광성의 패널(1), 퍼넬(2) 및 네크(3)로 이루어진 외관용기(4)을 갖고 있다. 패널(1)의 내부면에는 후술하는 형광체층(5)이 설치되고, 그 내측에는 형광체층(5)에 대향하여 섀도우마스크(6)가 배치되어 있다. 한편, 외관용기(4)의 네크(3) 내에는 전자빔(6B,6G,6R)을 방출하는 전자총(7)이 배치되어 있다. 또한 퍼넬(2)의 내측에는 섀도우마스크(6)에 부착되고 전자총(7)으로부터 방출된 전자빔(6B,6G,6R)을 외부 자계로부터 차폐하는 이너실드(8)가 배치되어 있다. 퍼넬(2)의 외측에는 자계를 발생시키고, 이 자계에 의해 전자총(7)으로부터 방출되는 전자빔(6B,6G,6R)을 편향시키는 편향장치(9)가 배치되어 있다. 편향장치(9)에 의해 편향된 전자빔(6B,6G,6R)이 섀도우마스크(6)를 통하여 형광체층(5)을 수평 및 수직 방향으로 주사함으로써, 패널(1)에 칼라 화상이 표시된다. 형광체층(5)은 도 2에 도시한 바와 같이 매트릭스형상의 광흡수층(10)과, 상기 광흡수층(10)의 원형상의 공간에 규칙적으로 배열된 각각 청색, 녹색, 적색으로 발광하는 형광체 도트(11B,11G,11R)로 이루어진 도트 매트릭스형으로 형성되어 있다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이 형광체 도트(11B,11G,11R)와 패널(1) 사이에 각 형광체 도트(11B,11G,11R)의 색에 각각 대응하는 색의 칼라 필터(12B,12G,12R)를 끼워도 좋다.
청색 형광체 도트(11B)는 ZnS:Ag에 의해, 녹색 형광체 도트(11G)는 ZnS:Cu, Au, Al, ZnS:Cu, Al 또는 이들의 혼합물에 의해, 적색 형광체층(11R)은 Y2O2S:Eu에 의해 각각 형성되어 있다. 그리고, 상기 실시형태에서는 청색 형광체 ZnS:Ag의 활성제 Ag의 농도는 0.015중량%∼0.08중량%이고, 적색 형광체(Y2O2S:Eu)의 활성제 Eu의 농도는 3.5중량%∼6.1중량%이다.
또한, 도 3에 도시한 칼라필터(12B,12G,12R)에 있어서, 청색 필터(12B)는 알루민산 코발트나 군청 등, 예를 들어 도 4a에 곡선(13)으로 도시한 분광반사율을 구비하고, 상기 청색 형광체의 발광을 효율 좋게 투과하는 안료로 형성되어 있다. 녹색 필터(12G)는 TiO2-NiO-CoO-ZnO, CoO-Al2O3-Cr2O3-TiO2등, 예를 들어 도 4b에 곡선(14)으로 도시한 분광반사율을 구비하고, 상기 녹색 형광체의 발광을 효율좋게 투과하는 안료로 형성되어 있다. 적색 필터(12R)는 산화 제 2 철, 안트라퀴논 등 예를 들어 도 4c에 곡선(15)으로 도시하는 분광반사율을 구비하고, 상기 적색 형광체의 발광을 효율 좋게 투과하는 안료로 형성되어 있다.
형광체층(5)은 도 5에 도시한 바와 같이 섀도우마스크를 포토 마스크로 하는 사진 인쇄법에 의해 형성할 수 있다.
우선, 도 2에 도시한 형광체층(5)에 대해서는, 패널(1)의 내부면에 감광제를 도포하고 건조하여 포토 레지스트(16)를 형성한 후, 상기 포토레지스트(16)를 섀도우마스크(6)를 통하여 광 노출하고 포토 레지스트(16)에 섀도우마스크(6)의 전자빔 통과구멍(17)에 대응하는 패턴을 인화한다(공정(a)). 다음에, 상기 패턴이 인화된 포토 레지스트(16)를 현상하고 섀도우마스크(6)의 전자빔 통과구멍(17)에 대응하는 패턴으로 이루어진 레지스트(18)를 형성한다(공정(b)). 상기 레지스트(18)가 형성된 패널(1)의 내부면에 흑색 광흡수 도료를 도포하고 건조하여 광흡수 도료층(19)을 형성한다(공정(c)). 박리제에 의해 레지스트(18)와 함께 상기 레지스트(18) 상에 도포된 광흡수 도료층(19)을 제거하고, 패널(1)의 내부면에 원형상 공간(20)을 갖는 매트릭스 형상의 광 흡수층(10)을 형성한다(공정(d)).
그 후, 매트릭스 형상의 광 흡수층(10)이 형성된 패널(1)의 내부면에 예를 들어 청색 형광체와 감광제를 주성분으로 하는 형광체 슬러리를 도포하여 건조하고, 형광체 슬러리층(21)을 형성한다(공정(e)). 다음에, 상기 형광체 슬러리층(21)을 섀도우마스크(6)를 통하여 광 노출하고, 형광체 슬러리층(21)에 섀도우마스크(6)의 전자빔 통과구멍(17)에 대응하는 패턴을 인화한 후, 상기 패턴이 인화된 형광체 슬러리층(21)을 현상하고, 광 흡수층(10)의 소정 공간에 청색 형광체 도트(11B)를 형성한다(공정(f)). 녹색 형광체, 적색 형광체에 대해서도 청색 형광체의 경우 동일한 공정(e) 및 (f)를 반복하여 광흡수층(10)의 소정 공간에 녹색 형광체층(11G) 및 적색 형광체 도트(11R)를 형성한다(공정(g)).
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 칼라필터(12B,12G,12R)를 설치하는 경우에는, 매트릭스형상의 광 흡수층(10)을 형성한 후, 형광체 슬러리를 도포하기 전에 안료, 고분자 전해질, 감광제를 주성분으로 하는 안료 분산액을 도포하고 건조하여 안료층을 형성하고, 상기 형광체 도트를 형성하는 경우와 동일하게 하여, 차례로 청색, 녹색, 적색의 각 필터(12B,12G,12R)를 형성한 후, 각 형광체 도트(11B,11G,11R)를 형성하면 좋다.
그런데, 상기와 같은 형광체층(5)에서 청색 형광체 도트(11B)를 활성제(Ag)의 농도가 0.015중량%∼0.08중량%인 ZnS:Ag 형광체로 구성하고, 적색 형광체 도트(11R)를 활성제 Eu의 농도가 3.5중량%∼6.1중량%인 Y2O2S:Eu로 구성하고, 또한 적색 형광체에 의한 발광 휘도(a)와 청색 형광체에 의한 발광 휘도(b)의 비(a/b)를 1.40 이상으로 함으로써 종래의 칼라 수상관과 비교하여, 형광체층(5)의 발광휘도를 저하시키지 않고, 적색의 색 순도를 향상시키지 않으며, 색 재현 영역이 넓은 칼라 수상관으로 할 수 있다.
즉, 청색 형광체, 녹색 형광체, 적색 형광체로 이루어진 형광체층(5)을 구비한 칼라 수상관에서는 적색 형광체에 의한 발광휘도(a)와 청색 형광체에 의한 발광휘도(b)의 비(a/b)가 색 재현 영역의 확장에 크게 관여한다. 이것은, 색도 좌표로부터 알 수 있는 바와 같이 청색 형광체의 발광의 색도값(x)이 적색 형광체의 발광의 색도값(x) 보다도 매우 작고, 칼라 수상관에는 전자빔(6B,6G,6R)의 통과 영역에 섀도우마스크(6)나 이너실드(8) 등이 배치되어 있어, 적색 형광체 도트(11R)만을 선택적으로 발광시켜도, 상기 적색 형광체 도트(11R)를 발광시키는 전자빔(6R)이 이들의 섀도우마스크(6)나 이너실드(8) 등에 충돌하여 산란하고, 적색 형광체 도트(13R) 이외의 청색 및 녹색의 각 형광체 도트(11B,11G)를 발광시키므로, 가색 혼합이 일어나고, 색도값을 변화시키는 것이 원인이다.
표 2는 이와 같은 가색 혼합에 의한 색도값의 변화를 조사하기 위해, 적색 형광체 도트만 형성한 단색관(17인치, 형광체 도트의 배열 피치 0.28㎜)과, 청색, 녹색, 적색의 형광체 도트를 형성한 동형의 3색관(통상의 칼라 수상관)에 대해서 각각 적색 발광색도를 측정하고, 그 결과를 도시한 것이다. 표 2에 나타낸 바과 같이 적색 발광의 색도값(x)은 대폭 변화하고 있다.
적색발광색도
X Y
단색관 0.638 0.346
3색관 0.608 0.343
여기에서, 청색 형광체로서 Ag농도가 0.02중량%인 ZnS:Ag, 적색 형광체로서 Eu 농도가 3.9중량%인 Y2O2S:Eu를 사용하고, 상술한 방법에 의해 도 3에 나타낸 바와 같은 청색, 녹색, 적색의 칼라필터(12B,12G,12R)를 구비한 형광체층(5)을 형성한 칼라 수상관(17인치, 형광체 도트의 배열 피치 0.28㎜)에 대해서, 적색 형광체에 의한 발광휘도(a)와 청색 편광체에 의한 발광 휘도(b)의 비(a/b)를 변화시켰을 때, 적색 발광의 색도값의 변화를 조사했다. 휘도비(a/b)의 변화는 청색 형광체의 도포량을 16㎠당 46±1㎎으로 거의 일정하게 유지하고, 적색 형광체의 도포량을 16㎠당 50㎎∼75㎎으로 변화시킴으로써 실시했다. 결과를 표 3 및 도 6에 나타낸다.
칼라 수상관에서의적색 형광체의 발광휘도(cd/㎡)/청색 형광체의 발광휘도(cd/㎡) 칼라 수상관에서의 적색 발광색도*
X Y
28.2/21.8=1.294 0.608 0.334
28.6/21.4=1.336 0.609 0.335
32.5/22.7=1.432 0.613 0.336
31.3/21.3=1.469 0.617 0.336
34.4/21.4=1.607 0.624 0.338
*大塚電子社 제조 분광방사 휘도계 MCPD-1000에 의해 측정
이 결과로부터 적색 형광체에 의한 발광휘도(a)와 청색 형광체에 의한 발광휘도(b)의 비(a/b)를 높게 할수록 적색의 발광색도를 증대시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
한편, 색 재현 영역을 확장하기 위해서는 적색 발광의 색도값(x)을 0.612 이상으로 할 필요가 있다고 되어 있고, 이 요건을 만족시키기 위해서는 적색 형광체에 의한 발광 휘도(a)와 청색 형광체에 의한 발광휘도(b)의 비(a/b)를 1.40 이상으로 하면 좋은 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 형광체층이 매트릭스형상의 광 흡수층과, 상기 광 흡수층의 원형상의 공간에 규칙적으로 배열된 각각 청색, 녹색, 적색으로 발광하는 형광체 도트로 이루어진 칼라 수상관 및 형광체 도트와 패널 사이에 칼라 필터를 구비한 칼라 수상관에 대해서 설명했지만, 본 발명은 형광체층이 스트라이프 형상의 광흡수층과, 상기 광흡수층의 스트라이프 형상의 공간에 규칙적으로 배열된 각각 청색, 녹색, 적색으로 발광하는 형광체 스트라이프로 이루어진 칼라 수상관 및 각각의 형광체 스트라이프와 패널 사이에 칼라 필터를 구비한 칼라 수상관에 적용해도 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 상기와 같은 매트릭스형상 또는 스트라이프 형상의 광 흡수층을 구비하지 않은 칼라 수상관에 적용해도 동일한 효과가 얻어진다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 청색 형광체, 녹색 형광체, 적색 형광체로 이루어진 형광체층을 구비한 칼라 수상관에 있어서, 적색 형광체에 의한 발광 휘도(a)와 청색 형광체에 의한 발광휘도(b)의 비(a/b)를 1.40 이상으로 함으로써, 형광체층의 휘도를 저하시키지 않고 적색의 색 순도를 향상시켜 색 재현 영역이 넓은 칼라 수상관을 구성할 수 있다.

Claims (3)

  1. 투광성의 패널과, 상기 패널의 내부면에 설치된 청색 형광체(a blue-emitting phosphor), 녹색 형광체(a green-emitting phosphor) 및 적색 형광체(a red-emitting phosphor) 로 이루어진 형광체층을 구비하고,
    상기 적색 형광체에 의한 발광휘도(a)와 상기 청색 형광체에 의한 발광휘도(b)의 비(a/b)가 1.40 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 수상관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 청색 형광체가 Ag 농도 0.015중량%∼0.08중량%인 ZnS:Ag로 이루어지고, 상기 적색 형광체가 Eu 농도 3.5중량%∼6.1중량%인 Y2O2S:Eu로 이루어진 것을 특징으로 하는 칼라 수상관.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    형광체층과 패널 사이에 칼라 필터가 끼워지는 것을 특징으로 하는 칼라 수상관.
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