KR100284337B1 - 음극선관 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 적색, 녹색 및 청색 발광형광체가 도트 또는 스트라이프상으로 블랙 매트릭스 사이에 각각 형성되어 이루어진 형광막을 패널의 내면에 구비한 음극선관에 있어서, 상기 패널이 0.1 내지 1.5중량%의 Nd 및 0.1 내지 0.7중량%의 Pr을 함유하는 글래스로 되어 있고, 상기 패널의 외면에는 480-600nm 부근에서 2.0% 이하의 반사율을 갖는 저반사 코팅막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 음극선관을 제공한다. 본 발명의 음극선관은 휘도 및 콘트라스트의 동시 개선이 가능하고 색재현범위도 크게 확대시킬 수 있으며, 외부조명에 의한 체색의 불안정성 문제도 해결할 수 있다.
Description
본 발명은 음극선관 (Cathode Ray Tube: CRT)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도, 콘트라스트 및 색재현범위가 개선된 음극선관에 관한 것이다.
CRT는 적색 (R), 청색 (B) 및 녹색 (G) 형광체가 돗트 또는 스트라이프상으로 블랙 매트릭스 (BM) 사이에 각각 형성되어 전자총에서 발사된 전자빔과의 충돌에 의하여 발광하여 화면을 표시하는 디스플레이 장치이다.
CRT의 형광막에 대한 개략도가 도 1에 도시되어 있다. 사람이 CRT에서 볼 수 있는 빛은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 일반적으로 두 종류로 나뉘어진다. 즉, 전자와의 충돌에 의한 형광체의 발광에 의해서 나타나는 빛 (1)과 CRT가 사용되는 환경에서 외부 조명이 CRT에 반사되어 나오는 빛이 그것들이다. 외부 광원이 CRT에 반사되어 나오는 빛은 다시 크게 두가지로 구별되는데, 한 가지는 글래스의 외부표면에서 반사되어 나오는 빛 (2)이고, 다른 하나는 글래스를 통과하여 형광체에서 반사되어 다시 글래스를 통과하여 나오는 빛 (3)이다. 형광체에 의해 만들어지는 빛은 CRT가 디스플레이하고자 하는 정보를 표시하기 위하여 나타내는 빛으로서 특정 파장의 영역에서 피크를 가지고 있고 이들의 조합에 의하여 원하는 색으로 표시되게 된다. 따라서, 가시광선에서 연속적인 파장을 갖고 있는 외부광원의 반사광은 형광체가 발광하는 빛 이외의 파장의 빛을 갖게 되고 이는 화면의 콘트라스트를 저해하는 요소로 작용하게 된다.
도 2는 P22 계열 형광체의 발광 분포곡선을 나타낸다, ZnS:Ag 형광체는 450 nm에서 주 피크를 가지고 있고, ZnS:Au,Cu,Al 형광체는 540nm에서 주 피크를 가지고 있기는 하지만 130nm 정도의 넓은 영역에 걸쳐 브로드한 피크를 가지고 있고, Y2O2S:Eu 형광체는 630nm에서 아주 예리한 주 피크를 가지고 있다. 그러나, 도 1의 외광반사로 인한 빛 (2, 3)의 광원은 형광체의 발광과는 달리 가시광선의 전체 영역에서 연속적인 형태의 발광분포를 가지고 있는 백색광원이 대부분이어서 도 2의 형광체의 발광 피크들 사이 영역의 빛을 많이 포함하고 있다. 또한, B와 G 형광체는 비교적 넓은 범위의 피크 형태를 나타내고 있어서 490nm와 580nm 부근에서 서로 중복되는 부분이 존재하고, 이는 콘트라스트와 색순도를 저하시키는 요인으로 작용한다. 따라서, CRT의 색순도를 향상시키기 위해서는 490nm와 580nm 부근의 빛의 발광과 반사광 모두를 줄여야 한다.
종래, 칼라 음극선관의 화면의 콘트라스트를 향상시키는 방법의 한가지는 패널용 글래스의 투과율을 감소시키는 것이다. 음극선관의 패널용 글래스로서 사용되는 글래스로는 일반적으로 가시역의 광투과율이 75% 이상인 투명 글래스, 50-60%인 세미틴트 글래스, 40-50%인 다크틴트 글래스가 있다. 도 3은 이러한 글래스들의 투과율 분포곡선으로서, 투명 글래스 (a), 세미틴트 글래스 (c), 다크틴트 글래스 (d)는 모두 가시광선 전체 영역에서 비교적 일정한 투과율을 갖고 있다. 따라서, 도 3을 통해 확실히 알 수 있는 바와 같이 콘트라스트의 향상을 위해서는 글래스의 투과율을 낮추어야 하는데 이렇게되면 휘도가 낮아지는 문제가 있고, 반대로 투과율을 올리게되면 휘도는 높아지지만 콘트라스트가 저하되는 문제가 있어, 글래스의 광투과율면에서는 이러한 두가지 인자를 모두 개선시키기는 어렵다.
이러한 문제를 해결하기 위해 글래스에 Nd를 첨가하는 기술이 개발되었다. 도 3에서 투과율 분포곡선 (b)는 Nd가 첨가된 글래스의 투과율 분포곡선을 나타낸다. 즉, Nd가 첨가된 글래스는 570-590nm 부근에서 주흡수대를 520-530nm 부근에서 부흡수대를 갖는 선택적 광투과현상을 보인다. 이러한 두 흡수대는 형광체의 발광 영역의 사이에 존재하므로 형광체의 발광 영역의 투과율에는 영향을 주지 않으면서 발광영역 이외의 빛만을 흡수하게 되어 휘도와 콘트라스트를 동시에 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 콘트라스트와 색순도 향상에 중요한 영향을 미치는 580nm 부근의 빛이 집중적으로 흡수되므로 색순도가 크게 향상될 수 있다.
그러나, Nd 함유 글래스를 사용하는 경우에는 형광면의 휘도와 콘트라스트는 크게 개선되지만, CRT의 외관 색상이 세미틴트나 다크틴트 글래스의 블랙과는 달리 라이트 블루를 나타내어 외관상 보는 사람에게 이질감 내지 위화감을 주기 쉬운 결점이 있을 뿐만아니라 상대적으로 전체 반사율의 감소도 크지 않았다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 바와 같은 문제점을 해결하여 휘도가 높고 콘트라스트가 개선되고 색재현범위가 넓어진 음극선관을 제공하는 것이다.
도 1은 음극선관의 형광면의 개략도이다.
도 2는 P22 계열 형광체의 발광 분포곡선을 나타내는 그래프이다.
도 3은 CRT에 사용되는 글래스의 종류에 따른 투과율 분포곡선을 나타내는 그래프이다.
도 4는 글래스에 첨가되는 물질에 따른 글래스의 투과율 분포곡선을 나타내는 그래프이다.
도 5는 P22 광원하에서 글래스에 첨가되는 물질에 따른 글래스의 투과 색좌표를 나타내는 그래프이다.
도 6은 안료가 코팅된 형광체의 반사율 분포곡선을 나타내는 그래프이다.
도 7은 여러 가지 조건에서 만들어진 CRT의 반사 색좌표를 나타내는 그래프이다.
도 8은 종래의 CRT와 본 발명의 일실시예에 따른 CRT의 색재현범위를 나타내는 그래프이다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에서는,
적색, 녹색 및 청색 발광형광체가 도트 또는 스트라이프상으로 블랙 매트릭스 사이에 각각 형성되어 이루어진 형광막을 패널의 내면에 구비한 음극선관에 있어서, 상기 패널이 0.1 내지 1.5중량%의 Nd 및 0.1 내지 0.7중량%의 Pr을 함유하는 글래스로 되어 있고, 상기 패널의 외면에는 480-600nm 부근에서 2.0% 이하의 반사율을 갖는 저반사 코팅막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 음극선관이 제공된다.
상기 패널은 Ni와 Co를 더 포함할 수 있으며, Co에 대한 Ni의 함량은 15배 (중량기준) 이상인 것이 바람직하다.
상기 저반사 코팅막은 실리카로 된 제1코팅층과 실리카보다 굴절율이 높은 물질로 되어 있는 제2코팅층을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 제2코팅층에 사용되는 물질에는 ITO (Indium Tin Oxide), ATO (Antimon Tin Oxide) 및 Ag가 포함된다.
상기 적색 발광형광체로는 Y2O2S:Eu 형광체가 사용될 수 있고, 녹색 발광형광체로는 ZnS:Au,Cu,Al 형광체 또는 ZnS:Cu,Al 형광체가 사용될 수 있으며, 청색 발광형광체는 ZnS:Ag 형광체가 사용될 수 있다.
상기 적색, 녹색 및 청색 발광형광체로는 각각 적색, 녹색 및 청색 안료로 코팅된 것이 사용될 수 있다. 이때, 코팅되는 안료의 양은 단파장의 반사율이 장파장의 반사율에 비해 5% 이상 낮게 되도록 조절하는 것이 바람직하며, 안료는 당해 기술분야에서 통상 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 Nd, Pr, Ni/Co를 첨가함에 따라 변화되는 글래스의 투과율 분포곡선을 나타내는 그래프이다.
도 4에서 a는 Nd가 첨가된 글래스의 투과율 분포곡선이고, b는 Nd와 Pr을 첨가한 글래스의 투과율 분포곡선이며, c는 Nd와 Pr외에도 Ni와 Co를 첨가하고, Ni/Co 비를 15/1 이상 으로 조절한 글래스의 투과율 분포곡선이다.
즉, Pr이 추가로 첨가되면 420-470nm 부근에 새로운 흡수대가 형성되어 상대적으로 파란색 부근의 투과율이 낮아지게 되어 색조가 보완되는 한편, 470nm 부근의 흡수대에 의해 청색 발광형광체의 가장자리 영역에 새로운 흡수대를 형성하는 효과가 발생하여 색순도도 향상될 수 있다. 또한, Ni/Co를 15/1 이상으로 조절하여 첨가하는 경우에는 530nm 이하의 투과율이 530nm 이상의 투과율에 비해 약 20% 정도 작게 됨으로써 색조의 추가적인 보완효과를 얻을 수 있다.
이때, Nd의 첨가량은 글래스에 대해 0.1 내지 1.5중량% 범위인 것이 바람직한데, 0.1중량%보다 첨가량이 적은 경우에는 Nd에 의해 형성되는 흡수피크의 크기가 너무 작아서 Nd 첨가로 인한 효과가 미미하며, 그 첨가량이 1.5중량%를 초과하는 경우에는 휘도나 색재현범위의 증가효과보다는 비용이 상승되는 면이 커서 바람직하지 않다. 마찬가지의 이유로 Pr의 첨가량은 글래스에 대해 0.1 내지 0.7중량% 범위로 조절하는 것이 바람직하다.
도 5는 P22 광원하에서의 색좌표를 나타낸다.
도 5에서 a, b, c 및 d는 각각 세미틴트 글래스, Nd 함유 글래스, Nd 및 Pr 함유 글래스 및 Nd, Pr, Ni 및 Co 함유 글래스에 대해 각각 측정된 색좌표를 나타낸다. 세미틴트 글래스의 경우 색좌표가 0.284, 0.316 부근의 색좌표를 나타내고, Nd를 첨가함에 따라 0.278, 0.295의 청색 방향으로 이동하여 세미틴트와는 상당히 차이가 나는 것을 알 수 있다. 여기에 Pr을 추가로 첨가하게 되면, 색좌표가 다시 0.286, 0.304의 세미틴트 방향으로 이동하는 것을 알 수 있고, Ni/Co비를 15/1로 조절하여 530nm 이하의 단파장 영역의 투과율을 상대적으로 낮추게 되면, 색좌표는 0.295, 0.313으로 거의 세미틴트에 접근하게 된다.
여기서 x좌표는 세미틴트 글래스의 경우보다 약간 크게 되는데, P22 광원이나 C 광원에서는 세미틴트에 비해 약간 붉은 색을 나타내게 되지만 일반 사무실이나 가정에서 주로 사용되는 단파장이 강한 형광등하에서는 어두운 청색이 되어, 본 발명의 음극선관은 일반적으로 사용되는 모든 외부조명하에서 적당한 투과색을 갖게 된다.
도 6은 안료가 코팅된 형광체의 반사율 분포곡선을 나타내는 그래프이다.
본 발명에 있어서, 적색 발광형광체로는 Y2O2S:Eu 형광체가 사용될 수 있고, 녹색 발광형광체로는 ZnS:Au,Cu,Al 형광체 또는 ZnS:Cu,Al 형광체가 사용될 수 있으며, 청색 발광형광체는 ZnS:Ag 형광체가 사용될 수 있으며, 또한 각각 적색, 녹색 및 청색 안료로 코팅되어 사용될 수 있다. 이때, 코팅되는 안료의 양은 단파장의 반사율이 장파장의 반사율에 비해 5% 이상 낮게 되도록 조절하는 것이 바람직하며, 안료는 당해 기술분야에서 통상 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
도 6에서, a, b 및 c는 각각 B, G 및 R 안료가 코팅된 B, G 및 R 형광체의 반사율 분포곡선을 나타내며, d는 각각의 파장에서 형광체 반사율의 합을 평균하여 나타낸 그래프이다.
R 안료가 코팅된 R 형광체는 580nm 이하의 파장에서 급격한 반사율의 감소를 보이고 있고 (c), G 안료가 코팅된 G 형광체는 580-650nm 사이의 파장에서 급격한 반사율의 감소를 보이고 있으며 (b), B 안료가 코팅된 B 형광체는 500-670nm 부근의 파장에서 급격한 반사율의 감소를 보이고 있다 (a). CRT의 형광면은 R, G, B 각각의 형광체가 돗트나 스트라이프 형태로 서로 독립적으로 형성되어 있기 때문에 각각의 형광체에 전술한 바와 같이 안료를 코팅하게 되면 형광면에서의 반사율은 낮아지게 되고 휘도의 손실은 거의 없게 된다. 또한, 형광면의 전체 반사율 분포곡선이 530nm 이하의 단파장에서 상대적으로 15% 정도 낮게 되어 반사율의 감소와 함께 CRT의 반사 색상의 조절에도 좋은 효과를 얻을 수 있다.
도 7은 C광원하에서의 CRT의 반사 색좌표를 나타내는 그래프이다.
도 7에서 a는 세미틴트 글래스에 안료가 코팅되지 않은 형광체를 조합한 경우, b는 Nd가 함유된 글래스에 안료가 코팅되지 않은 형광체를 조합한 경우, c는 Nd와 Pr이 함유된 글래스에 안료가 코팅되지 않은 형광체를 조합한 경우, d는 Nd, Pr, Ni, Co가 함유된 글래스에 안료가 코팅되지 않은 형광체를 조합한 경우, e는 Nd, Pr, Ni, Co가 함유된 글래스에 안료가 코팅된 형광체를 조합한 경우, f는 Nd, Pr, Ni, Co가 함유된 글래스에 안료가 코팅된 형광체를 조합하고 480-600nm 부근에서 2.0% 이하의 반사율을 갖는 저반사 코팅막을 갖는 경우의 각 음극선의 반사 색좌표에 대한 그래프이다.
a의 경우 색좌표가 0.308, 0.320을 나타내고 있는데, b의 경우는 0.286, 0.291로 파란색을 나타내고 있어 커다란 차이를 보이고 있다. 이러한 차이가 c에 의해 보정이 되는데, 즉 Pr을 첨가하게 되면 색좌표가 0.292, 0.304로 되고, 여기에 Ni/Co를 15/1 이상으로 첨가하게 되면 색좌표가 다시 0.307, 0.312 (d)로 변화되어 거의 세미틴트 글래스를 사용하는 CRT와 같은 색상을 나타내게 된다. 여기에 콘트라스트와 CRT 외관 색상을 보다 개선하기 위해 안료 코팅 형광체를 사용하게 되면 색좌표가 0.311, 0.316 (e)로 된다. 또한, 여기에 더하여 글래스 외면에 480-600nm 부근에서 2.0% 이하의 최저 반사율을 갖는 저반사 코팅을 하여 코팅에 의해 형성되는 간섭색을 현재 CRT가 나타내는 색상의 보색을 나타내게 하면, CRT의 반사색을 더욱 더 개선할 수 있다. 도 7의 f는 색좌표가 0.314, 0.321로서, 보색의 간섭색을 나타내는 저반사 코팅막을 형성함으로써 CRT의 반사 색좌표가 세미틴트에 보다 더 가깝게 되는 것을 알 수 있다.
상기 저반사 코팅막은 실리카로 된 제1코팅층과 실리카보다 굴절율이 높은 물질로 되어 있는 제2코팅층을 포함하는 것이 바람직하고, 상기 제1코팅층과 제2코팅층이 반복되는 구조로 되어 있을 수도 있으며, 제2코팅층은 굴절율이 순차적으로 차이가 나는 복수개의 층으로 되어 있을 수도 있다. 상기 제2코팅층에 사용되는 물질에는 ITO, ATO 및 Ag가 포함된다.
C광원하의 반사 색좌표의 x좌표는 세미틴트 글래스에 비해 커지기는 하지만, 일반 사무실이나 가정에서 주로 사용되는 단파장이 강한 형광등의 경우에 어두운 청색이 되어 본 발명의 음극선관은 평균적으로 모든 종류의 광원에 사용될 수 있게 된다.
도 8은 CRT의 색재현범위를 나타내는 도면이다.
도 8에서 'a'는 도 7의 a에 대응하는 CRT, 'b'는 도 7의 f에 대응하는 CRT의 색재현범위를 나타낸다.
즉, 세미틴트 글래스에 코팅되지 않은 형광체를 사용한 경우의 색재현범위는 R의 단색 색좌표 0.630, 0.330, B의 단색 색좌표 0.143, 0.066, G의 단색 색좌표 0.295, 0.596 에 의해 이루어지는 'a'로 표시된다. 이에 반해, Nd, Pr을 포함하고, Ni/Co가 15/1 이상인 글래스와 안료를 코팅한 형광체를 조합하고, 여기에 480-600nm 부근에서 저반사율을 갖는 저반사 코팅막까지 구비하면 색재현범위는, R의 단색 색좌표 0.660, 0.315, B의 단색 색좌표 0.140, 0.055, G의 단색 색좌표 0.255, 0.588 에 의해 이루어지는 'b'로 표시되어, 'a'에 비해 매우 확대된다.
또한, Nd에 의해 형성된 570-590nm 부근에 주흡수대와 520-530nm 부근에 부흡수대 및 Pr에 의해 형성되는 420-470nm 부근의 부흡수대는 모두 형광체 발광영역의 가장자리에 위치하고 있어 콘트라스트와 색순도 저하의 요소가 되는 빛들의 발광과 반사를 효과적으로 억제하여 각각의 형광체가 표시하는 단색의 색순도를 보다 좋게 만들어 CRT가 표시할 수 있는 색재현범위를 아주 넓게 만들 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 세미틴트 글래스와 코팅되지 않은 형광체를 조합하여 사용한 CRT에 비해 휘도는 약 20%, 콘트라스트는 약 20% 개선되고, 색재현범위는 약 30% 정도 개선될 수 있다, 또한, 종래 음극선관 패널에 Nd 첨가시 문제가 되었던 CRT 외관 반사 색상의 변화로 인한 현상도 개선될 수 있다.
본 발명의 음극선관은 휘도 및 콘트라스트의 동시 개선이 가능하고 색재현범위도 크게 확대시킬 수 있으며, 외부조명에 의한 체색의 불안정성 문제도 해결할 수 있다.
Claims (10)
- 적색, 녹색 및 청색 발광형광체가 도트 또는 스트라이프상으로 블랙 매트릭스 사이에 각각 형성되어 이루어진 형광막을 패널의 내면에 구비한 음극선관에 있어서, 상기 패널이 0.1 내지 1.5중량%의 Nd 및 0.1 내지 0.7중량%의 Pr을 함유하는 글래스로 되어 있고, 상기 패널의 외면에는 480-600nm 부근에서 2.0% 이하의 반사율을 갖는 저반사 코팅막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제 1항에 있어서, 상기 패널은 Ni와 Co를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제 2항에 있어서, 상기 Ni/Co 함량비는 15/1 이상인 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제 1항에 있어서, 상기 저반사 코팅막은 실리카로 된 제1코팅층과 실리카보다 굴절율이 높은 물질로 되어 있는 제2코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제 4항에 있어서, 상기 제2코팅층에 사용되는 물질은 ITO (Indium Tin Oxide), ATO (Antimon Tin Oxide) 및 Ag로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제 4항에 있어서, 상기 저반사 코팅막은 상기 제1코팅층과 상기 제2코팅층이 반복되는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제 4항 내지 6항 중 어느 한항에 있어서, 상기 저반사 코팅막의 상기 제2코팅층은 굴절율이 순차적으로 차이가 나는 복수개의 층구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제 1항에 있어서, 상기 적색 발광형광체는 Y2O2S:Eu 형광체이고, 상기 녹색 발광형광체는 ZnS:Au,Cu,Al 형광체 또는 ZnS:Cu,Al 형광체이며, 상기 청색 발광형광체는 ZnS:Ag 형광체인 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제 8항에 있어서, 상기 적색, 녹색 및 청색 발광형광체가 각각 적색, 녹색 및 청색 안료로 코팅된 것임을 특징으로 하는 음극선관.
- 제 9항에 있어서, 상기 코팅되는 안료의 양은 단파장의 반사율이 장파장의 반사율에 비해 5% 이상 낮게 되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 음극선관.
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