KR100312923B1 - 칼라음극선관의 형광막 구조 및 형성방법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 콘트라스트 특성 및 휘도 특성을 향상시킴과 아울러 형성 공정을 단순화하기 위한 칼라음극선관의 형광막 구조 및 형성방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 패널 상면에 외부광 흡수층인 블랙매트릭스를 형성하고, 블랙매트릭스가 형성되어 있는 패널 상면에 적 필터액 및 청 필터액을 도포하여 적 필터층 및 청 필터층만을 형성하며, 적 필터층 및 청 필터층이 형성된 패널의 상면에 발광 화소인 적, 녹, 청의 형광체층을 형성하는 것을 특징으로 하며,

이에 따라, 적 필터층 및 청 필터층에 의한 콘트라스트 특성의 향상을 도모할 수 있으며, 제조 공정이 단순화되어 이에 따른 제조원가의 절감 및 생산성 향상을 함께 얻을 수 있는 이점이 있다.

Description

칼라음극선관의 형광막 구조 및 형성방법{Structure and manufacturing method of phosphor layer for color CRT}

본 발명은 칼라음극선관의 형광막에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘트라스트 및 휘도특성을 향상시킴과 아울러 형성 공정을 단순화하기 위한 형광막 구조 및 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로, 칼라음극선관은 전자총으로부터 방사된 전자빔이 패널 내면에 형성된 형광막을 타격·화상을 구현하는 기기로서, 최근에는 화면이 대형화, 고정세화되면서 보다 향상된 휘도 특성 및 콘트라스트 특성이 요구되고 있으며, 이를 위한 노력들을 기울이고 있다.

예를 들면, 외광에 대한 광반사를 줄여 콘트라스트 특성을 높게 얻기 위하여 광투과율이 36∼55% 정도인 다크 혹은 틴트 글라스를 사용하거나, 형광체 입자 표면에 같은 색의 무기 안료를 부착시킨 형광체를 사용하여 형광막을 형성하거나, 블랙매트릭스막이 형성된 글래스 패널의 내면에 3색 필터층을 형성하고 그 위에 3색 형광체층을 형성한 형광막 등이 있다.

이 중 다크 혹은 틴트 글라스를 사용하여 패널을 형성한 칼라음극선관의 경우에는 광투과율이 낮아 콘트라스트 특성에는 유리하지만 동시에 형광막에서의 발광도 패널에 흡수되므로 휘도 특성이 저하되는 문제가 있다.

안료가 부착된 형광체를 사용하여 형광막을 형성한 칼라음극선관의 경우에는 안료에 의해 외광이 흡수되기 때문에 콘트라스트는 향상되지만 형광막 형성시 형광체 입자가 여러 층으로 중첩되므로 형광체 입자에서의 발광의 일부가 안료에 흡수되어 이 또한 휘도 특성이 저하되는 문제가 있다.

이러한 문제점을 개선한 것으로 도 1과 같은 3색 필터를 형성한 형광막이 있다.

도 1에 제시된 3색 필터를 형성한 형광막을 종래 칼라음극선관 형광막의 한 예로서 설명한다.

3색 필터를 형성한 형광막은 블랙매트릭스(2)가 형성된 패널(1) 상면에 3색 필터층(3R)(3G)(3B)이 형성되며, 그 위에 3색 형광체층(4R)(4G)(4B)이 형성된 것이다.

즉, 광투과율이 70∼85%인 패널(1)에 3색 형광체와 같은 색의 적, 녹, 청의 3색 필터층(3R)(3G)(3B)을 형성하고, 그 위에 3색 필터층(3R)(3G)(3B)의 각 색에 부합되는 적, 녹, 청의 3색 형광체층(4R)(4G)(4B)을 형성하여 완성되는데, 3색 필터층(3R)(3G)(3B)은 폴리비닐알코올(PVA)과 중크롬산나트륨(SDC) 등의 감광액에 미립자 안료를 분산한 슬러리를 도포하고 건조한 후 도면상에 도시되지 않은 섀도우마스크를 끼워 자외선으로 노광하고 현상하여 형성할 수도 있고, 또 다른 방법으로는 폴리비닐알코올(PVA)과 중크롬산나트륨(SDC) 등의 감광액을 도포하고 건조하여 PVA층을 형성한 후 이 막 위에 녹 필터 분산액을 도포, 건조하고 과산화수소수 등의 산화수로 에칭 처리하여 녹 필터층(3G)을 형성하며, 타색도 같은 방법으로 행하여 3색 필터층(3R)(3G)(3B)을 형성할 수도 있다.

도면상의 미설명 부호 5는 전자빔의 후방향 이탈을 방지하기 위한 알루미늄막이다.

이와 같이 칼라음극선관의 형광막에 3색 필터층(3R)(3G)(3B)을 적용하게 되면 안료 부착 형광체를 사용한 칼라음극선관에 비해 콘트라스트 및 휘도를 10∼20% 정도 향상시킬 수 있게 된다.

일본 특개평 9-27284에 의하면 3색 필터층(3R)(3G)(3B)은 대응한 3색 형광체층(4R)(4G)(4B)의 최대 발광 스펙트럼 파장의 약 ±20㎚ 범위에 있는 파장의 광에 대하여 최대의 투과율을 가지며 그 외의 광 파장영역에 대하여는 상대적으로 낮은 투과율을 가지므로 음극선관의 콘트라스트 특성을 향상시킬 수 있음을 제안했고, 실제로 도 2 에 도시된 바와 같이 적, 녹, 청의 형광체층(4R)(4G)(4B)의 발광영역에 대한 각 필터층(3R)(3G)(3B)의 발광영역은 각 형광체의 최대 발광영역에서 효과적인 투과율을 가지는 스펙트럼을 가지고 있다.

구체적으로, 청 필터층(3B)의 경우는 청 형광체층(4B)의 발광영역 중 최대 발광영역인 450㎚에서 70% 정도의 투과율을 가지며, 적 필터층(3R)의 경우는 적 형광체층(4R)의 발광영역 중 최대 발광영역인 625㎚부근에서 60% 정도의 투과율을 가지고, 녹 필터층(3G)의 경우는 녹 형광체층(4G)의 발광영역중 최대 발광영역인 530㎚부근에서 70% 정도의 투과율을 가짐을 알 수 있다.

그러나 이러한 종래 기술에서 각각의 형광체에 대하여 각각의 필터를 형성하는 것은 콘트라스트 특성 및 휘도 특성의 향상에는 효과적이나 공정수가 추가되어 작업성이 저하되며, 각 필터층을 형성해야 하는 장비가 각각 필요하므로 이에 따른 소모비 및 재료비의 상승을 초래하여 제조원가가 증가되고, 또한 공정수의 증가에 따른 공정산포로 인하여 제품의 불량률이 증가되는 문제점이 있다.

따라서, 각 색에 따른 필터를 전부 형성하지 않고도 종래의 것과 동등 이상의 효과를 창출할 수 있는 형광막 구조 및 형성방법이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 종래의 기술에서 3색 필터를 형성함에 따른 제반 문제점을 배제한 것으로, 표시화면 상에서 콘트라스트 특성 및 휘도 특성을 향상시키는 것과 형광막 형성공정을 단순화하는 것을 양립시켜 생산성을 향상시킨 칼라음극선관의 형광막 구조 및 형성방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 칼라음극선관의 형광막 단면도이고,

도 2는 도 1 에 적용되는 각 필터층 및 각 형광체층의 반사스펙트럼 비교도로서,

도 2a는 청 필터층과 청 형광체층의 반사스펙트럼 비교도이고,

도 2b는 적 필터층과 적 형광체층의 반사스펙트럼 비교도이고,

도 2c는 녹 필터층과 녹 형광체층의 반사스펙트럼 비교도이고,

도 3은 본 발명에 따른 칼라음극선관의 형광막 형성 공정도로서,

도 3a는 적 필터층 및 청 필터층이 형성된 상태이고,

도 3b는 3색 형광체층이 형성된 상태이고,

도 3c는 형광막 형성이 완료된 상태이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 패널 2 : 블랙매트릭스

3R : 적 필터층 3B : 청 필터층

4R' : 적 형광체층 4G : 녹 형광체층

4B' : 청 형광체층 5 : 알루미늄막

6 : 착색 코팅층 또는 착색 필름막

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 칼라음극선관의 형광막 구조는,

패널 상면에 외부광 흡수층인 블랙매트릭스가 형성되고, 상기 블랙매트릭스가 형성된 패널의 상면에 발광 화소인 적, 녹, 청의 형광체층이 형성된 칼라음극선관의 형광막에 있어서:

(1) 상기 적 형광체층의 최대 발광 영역에서의 광 선택투과를 위하여 상기적 형광체층과 상기 패널 사이에 개재된 적 필터층; 및

(2) 상기 청 형광체층의 최대 발광 영역에서의 광 선택투과를 위하여 상기 청 형광체층과 상기 패널 사이에 개재된 청 필터층을 포함한다.

바람직하기로, 상기 적 형광체층 및 상기 청 형광체층은 안료가 부착되지 않은 형광체로 이루어진 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 패널 내/외면 중 어느 일면에는 착색 코팅층 또는 착색 필름막이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 칼라음극선관의 형광막 형성방법은,

(1) 패널 상면에 외부광 흡수층인 블랙매트릭스를 형성하는 단계;

(2) 상기 블랙매트릭스 사이 공간에 기본 색상 수의 주기마다 1회씩 초미립자의 산화철(FeO₃)을 순수, 감광제, 계면활성제로 수분산시켜 제조한 소정 농도의 적 필터액을 도포하여 적 필터층을 형성하는 단계;

(3) 상기 블랙매트릭스 사이 공간 중 상기 적 필터층과 간섭되지 않는 위치에 기본 색상 수의 주기마다 1회씩 초미립자의 코발트 블루(CoO, Al₂O₃)를 순수, 감광제, 계면활성제로 수분산시켜 제조한 소정 농도의 청 필터액을 도포하여 청 필터층을 형성하는 단계; 및

(4) 상기 적 필터층 및 상기 청 필터층의 상면에 각색에 부합되는 적 형광체층 및 청 형광체층을 형성하고, 상기 적 필터층 및 상기 청 필터층이 형성되지 않은 상기 블랙매트릭스 사이 공간에 녹 형광체층을 형성하는 단계를 포함한다.

바람직하기로, 상기 적 필터액 및 상기 청 필터액은 5∼20wt%의 농도를 가진 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 상기 적 필터층 및 상기 청 필터층에 의해 고 콘트라스트를 얻을 수 있으며, 안료가 부착되지 않은 상기 적 형광체층 및 상기 청 형광체에 의해 고 휘도를 얻을 수 있다.

그 결과, 제조 공정을 간단히 하면서도 고 콘트라스트 특성 및 고 휘도 특성을 구현할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 칼라음극선관의 형광막 형성방법의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

또한, 본 발명의 기술은 형광막의 발광에 의한 색구현 방식을 채택한 여러 가지 제품에 적용할 수 있다.

따라서, 설명에 사용되는 도면은 특정한 칼라음극선관의 형광막에 관한 것이 아니고 형광막의 발광에 의한 색구현 방식을 채택한 다양한 칼라음극선관에 착안한 도면이다.

또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 도 1과 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호를 부여하여 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 칼라음극선관의 형광막 형성 공정도로서, 도 3a는 적 필터층 및 청 필터층이 형성된 상태이고, 도 3b는 3색 형광체층이 형성된 상태이고, 도 3c는 형광막 형성이 완료된 상태를 나타낸 것이다.

본 실시 예에 따른 칼라음극선관의 형광막은 도 2 에 나타난 바와 같이 녹 필터의 경우 최대 발광영역인 530㎚부근에서 70% 정도의 광투과율을 가지나 녹 필터층에 의한 휘도 저하가 심하게 발생하는 점에 착안한 것으로, 블랙매트릭스(2)가 형성되어 있는 패널(1)의 상면에 적 필터층(3R) 및 청 필터층(3B)만을 형성한 후 그 상면에 각 색에 부합되는 3색 형광체층(4R')(4G)(4B')을 형성한 것이다.

이하에서 이를 구체적으로 설명한다.

먼저, 적색 및 청색의 미립자가 분산된 각각의 적 필터액 및 청 필터액을 블랙매트릭스(2)가 형성된 패널(1) 내면의 적 형광체층(4R') 및 청 형광체층(4B')이 형성될 위치에 도포하고 건조·노광·현상하여 적 필터층(3R) 및 청 필터층(3B)을 형성하게 된다.

이때, 적 필터액은 초미립자의 산화철(FeO₃)을 순수, 감광제, 계면활성제로 수분산시켜 제조한 것이며, 청 필터액은 초미립자의 코발트 블루(CoO, Al₂O₃)를 순수, 감광제, 계면활성제로 수분산시켜 제조한 것이다.

또한, 적 필터액 및 청 필터액의 농도는 5∼20wt%가 적당하며, 만일 5wt% 이하이면 각 필터층(3R)(3B)의 투과 특성이 미약하여 원하는 선택 투과 효과를 얻을 수 없고, 25wt% 이상이면 미립자의 안료를 분산하기 어려울 뿐만 아니라 필터 투과특성이 너무 강해 선택 투과 특성은 향상되나 휘도가 크게 저하되는 문제가 있다.

적 필터층(3R) 및 청 필터층(3B)을 형성한 후 3색 형광체를 이용하여 통상의 슬러리법으로 3색 형광체층(4R')(4G)(4B')을 형성하게 된다.

이 경우 적 형광체층(4R') 및 청 형광체층(4B')은 휘도 향상을 위해 안료가 부착되지 않은 형광체를 이용하여 형성함이 바람직하다.

이와 같이 하면, 적 필터층(3R) 및 청 필터층(3B)의 상면에 적 형광체 및 청 형광체 부착시 각 형광체와 각 필터층(3R)(3B)의 접착력이 강해지므로 각 형광체 탈락 및 타색에 혼입되는 문제를 해결할 수 있어 깨끗한 형광막을 제조할 수 있으며, 생산성이 크게 향상된다.

한편, 각 필터층(3R)(3B) 및 각 형광체층(4R')(4G)(4B')이 형성되는 패널(1)로는 투과율이 종래보다 높은 40∼85%인 것이 사용되며, 만일 40% 이하인 것을 사용할 경우에는 적 필터층(3R) 및 청 필터층(3B)과 더불어 콘트라스트 특성은 크게 향상되나 휘도 저하가 심하게 발생되며, 85% 이상인 것을 사용할 경우에는 패널(1)의 투과율이 너무 높아 휘도 특성은 크게 상승하나 콘트라스트 특성이 크게 저하하므로 투과율을 떨어뜨리기 위해 패널(1)의 외면에 착색 코팅을 하거나, 착색 필름을 부착하여 착색 코팅층 또는 착색 필름막(6)을 형성함으로써 적정의 콘트라스트 특성을 구현하도록 해야 한다.

상기에서 착색 코팅층 또는 착색 필름막(6)을 패널(1)의 외면에 형성한 경우를 설명하였지만 경우에 따라서는 착색 코팅층 또는 착색 필름막(6)을 블랙매트릭스(2) 형성 전에 패널(1)의 내면에 형성할 수도 있다.

또한, 이때의 착색 코팅액은 투과율을 낮게 조성해야 하며, 코팅 후 얼룩 등이 발생되지 않는 균일한 착색 코팅층(6)이 형성되도록 주의해야 한다.

마지막으로, 3색 형광체층(4R')(4G)(4B')이 형성되면 그 상면에 전자빔의 후면 방향 이탈을 방지하기 위한 알루미늄막(5)을 증착하면 형광막이 완성된다.

아래의 표 1은 본 발명에 의해 적 필터액 및 청 필터액의 농도를 각각 5wt%(실시예 1), 12wt%(실시예 2), 18wt%(실시예 3)로 조합하여 블랙매트릭스(2)가 형성되어 있는 패널(1)에 각각 적 필터층(3R) 및 청 필터층(3B)을 형성하고, 녹 형광체층(4G)과 안료가 부착되지 않은 적 형광체층(4R') 및 청 형광체층(4B')을 형성한 음극선관을 제작한 후 패널(1) 외면에 착색 코팅층(6)을 형성하여 종래품과 스크린 특성을 비교한 것이다.

형광막 상태

구분	종래품	실시예 1	실시예 2	실시예 3
형광막 커팅성	100	105	108	112
형광체 혼입(잔사)	100	105	105	105
형광막 접착력	100	110	115	117
색재현성	100	103	105	107
휘도	100	110	120	115
콘트라스트비	100	100	100	100

[측정 조건]

모델 : 17"CDT, 인가전압 : 26Kv, 전류 : 600㎂, 조도 : 500lux

상기한 표 1과 같이 본 발명에 의한 형광막의 품질이 종래품과 대비하여 5∼10% 정도 향상되었고, 휘도의 경우 동일 콘트라스트비를 기준으로 할 때 5∼20% 정도 향상되었음을 알 수 있고, 특히 색재현성이 좋아지고 우수한 색순도 특성을보임을 알 수 있다.

한편, 비교 예로서 종래의 기술, 즉 다시 말해서 표시 화면에서 콘트라스트를 향상시키기 위해 3색 필터층을 전부 형성한 것과 달리, 본 발명은 적 필터층 및 청 필터층만을 형성하며, 적 형광체층 및 청 형광체층을 안료가 부착되지 않은 형광체로 형성한 것을 알 수 있다.

이 결과에서, 본 발명에 의하면 적 필터층 및 청 필터층에 의해 고 콘트라스트 특성을 얻을 수 있고, 적 형광체층과 청 형광체층에 의해 고 휘도를 얻을 수 있는 이점이 있다.

또한, 형광막 형성 공정이 단순화되어 제조원가의 절감 및 생산성 향상을 함께 얻을 수 있는 이점이 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 설명으로부터 분명한 것은, 본 발명에 의하면 적 필터층 및 청 필터층에 의한 콘트라스트 특성의 향상, 안료를 부착하지 않은 형광체를 사용함에 따른 휘도 특성의 향상을 함께 구현할 수 있으며, 공정이 단순화되어 제조원가 절감 및생산성 향상을 함께 얻을 수 있는 효과가 있다는 것이다.

Claims (5)

1. 패널 상면에 외부광 흡수층인 블랙매트릭스가 형성되고, 상기 블랙매트릭스가 형성된 패널의 상면에 발광 화소인 적, 녹, 청의 형광체층이 형성된 칼라음극선관의 형광막에 있어서:

   (1) 상기 적 형광체층의 최대 발광 영역에서의 광 선택투과를 위하여 상기 적 형광체층과 상기 패널 사이에 개재된 적 필터층; 및

   (2) 상기 청 형광체층의 최대 발광 영역에서의 광 선택투과를 위하여 상기 청 형광체층과 상기 패널 사이에 개재된 청 필터층을 포함하며;

   (3) 상기 녹 형광체층과 상기 패널 사이에는 필터층을 개재하지 않는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 형광막 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 적 형광체층 및 상기 청 형광체층은 안료가 부착되지 않은 형광체로 이루어진 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 형광막 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 패널 내/외면 중 어느 일면에는 착색 코팅층 또는 착색 필름막이 형성된 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 형광막 구조.
4. (1) 패널 상면에 외부광 흡수층인 블랙매트릭스를 형성하는 단계;

   (2) 상기 블랙매트릭스 사이 공간에 초미립자의 산화철(FeO₃)을 순수, 감광제, 계면활성제로 수분산시켜 제조한 소정 농도의 적 필터액을 도포하여 적 필터층을 형성하는 단계;

   (3) 상기 블랙매트릭스 사이 공간 중 상기 적 필터층과 간섭되지 않는 위치에 초미립자의 코발트 블루(CoO, Al₂O₃)를 순수, 감광제, 계면활성제로 수분산시켜 제조한 소정 농도의 청 필터액을 도포하여 청 필터층을 형성하는 단계; 및

   (4) 상기 적 필터층 및 상기 청 필터층의 상면에 각색에 부합되는 적 형광체층 및 청 형광체층을 형성하고, 상기 적 필터층 및 상기 청 필터층이 형성되지 않은 상기 블랙매트릭스 사이 공간에 녹 형광체층을 형성하는 단계를 포함한 칼라음극선관의 형광막 형성방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 적 필터액 및 상기 청 필터액은 5∼20wt%의 농도를 가진 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 형광막 형성방법.