KR100341701B1 - 표시화면상에코팅부를제조하는방법과,코팅부를갖는표시화면을포함하는표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 화면에 코팅부를 형성하는 방법과 코팅부를 갖는 표시 화면을 포함한 표시 장치에 관한 것으로서, 음극선관(1)의 표시 화면(3)에는 예를 들어, ATO(Sb; SnO₂) 입자들인 도전성 입자들을 포함하는 정전기 방지 코팅부(8)가 제공되며, 이런 코팅부는 반사 방지 효과를 얻기 위한 이산화규소로 이루어진 하나 이상의 부가층(10)을 포함한다.

Description

표시화면상에 코팅부를 제조하는 방법과, 코팅부를 갖는 표시화면을 포함하는 표시 장치
본 발명은 표시화면(a display screen)상의 하나 이상의 층으로 이루어지고, 하나 이상의 정전기 방지층(an antistatic layer)을 포함하는 정전기 방지 코팅부 (an antistatic coating)를 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 정전기 방지 코팅부를 갖는 표시화면에 관한 것이다.
정전기 방지 코팅부는 표시장치, 특히, CRT의 표시화면상에 이용된다. 이런 정전기 방지 코팅부는 표시화면의 외면상에 있는 고압의 정전압이 수초 이내에 제거되는 것을 보장하기에 충분한 전기 도전성(electroconductivity)을 갖는다. 그러므로, 이용자가 표시화면을 만지더라도 불쾌한 충격을 느끼지 않는다. 또한, 대기 중의 먼지의 흡인이 감소된다.
코팅부의 층들 중의 하나는 도전성 콤파운드를 포함하는 정전기 방지층이다. 공지된 코팅부들은 상기 정전기 방지층에 부가하여, 예를 들어, 반사 방지 또는 광택 방지 효과를 갖는 층들이나 긁힘에 대한 내성을 개선하는 층을 포함한다. 상기층들은 이산화규소층(a silica layer)의 스피닝(spinning)이나 분무(spraying)에 의해 제공되는 것이 일반적이다.
상술한 방법은 에이치. 도다(H. Tohda) 등에 의한 1992 년판 재팬디스플레이의 289 내지 292 면의 "CRT용 광택 방지, 반사 방지 및 정전기 방지 코팅부 "("Japan Display '92, pp. 289-292 : Anti-glare, Anti-reflection and Anti-static(AGRAS) Coating for CRTs")에 의해 공지되어 있다. 상기 서적에는 CVD(chemical vapor deposition: 화학증착)에 의해 도전성(정전기 방지) SnO층이표시화면에 제공되고나서 스피닝과 분무 및 열처리에 의해 중앙 및 최외부 SiO₂층이 제공되는 방식이 설명되어 있다.
이러한 방법은 CVD 과정이 별도의 반응공간에서 수행되므로 매우 힘들고 시간소모적인 것이다. SnO 층이 제공된 후의 표면은 연마(polishing) 및 세척 (cleaning)의 처리가 이루어진다.
본 발명의 목적은 다층의 정전기 방지코팅을 형성하는 간단한 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따라서, 다층 정전기 방지 코팅부를 제조하는 간단한 방법을 제공하는 상기 목적은, 표시 화면상의 하나 이상의 층으로 구성되고 하나 이상의 정전기 방지층을 포함하는 정전기 방지 코팅부를 제조하는 방법으로서, 도전성 입자들로 이루어진 제 1 층을 제공하고, 그후, 상기 제 1 층상에 콤파운드로 이루어진 제 2 층을 제공하여 상기 콤파운드가 상기 제 1 층내로 침투되게 하며, 그후, 상승된 온도로 상기 콤파운드를 열처리하여 상기 제 2 층의 상기 콤파운드가 변화되어 상기 표시 화면상에 접합 네트워크가 형성되게 하며, 그에 의해, 도전성 입자들과 변환된 콤파운드를 포함하는 제 1 정전기 방지층 및 상기 제 1 정전기 방지층상의, 변환된 콤파운드를 포함하는 제 2 층을 포함하는 정전기 방지 코팅부를 형성하는 것을 특징으로 하는 정전기 방지 코팅부 제조 방법에 의해 달성된다.
이런 콤파운드의 침투는 상기 층이 표시화면의 표면에 접착(adhering)하여 밀봉(sealing)되게 한다. 제 1 층과 제 2 층간의 양호한 접착을 이루기 위한 제 1층의 연마(polishing) 및 세척 등과 같은 부가적인 처리는 더이상 필요하지 않다.그러므로, 방법이 크게 간소화될 수 있다. 도전성 입자들의 층은 다공성 층인 것이 양호하다. 그럼으로써, 제 1 층으로의 콤파운드의 침투가 촉진된다.
이런 방법을 비교적 저온에서 수행하는 것이 바람직하다. 비교적 저온을 이용하면 처리시간을 줄이고 열적 응력(thermal stresses)으로 인한 손상의 우려를 줄인다.
이를 위하여 본 발명에 따른 방법의 한 실시예는 안티몬으로 도핑된 산화주석(antimony-doped tin oxide)의 입자들의 수성 현탁액이 표시화면상에 제공되어 건조됨으로써 정전기 방지층을 형성한 후에 알코올성 또는 수성의 알콕시 실란이나 알콕시 티탄 콤파운드(an akoholic or aqueous alkoxy silane or titane compound) 의 제 2 층이 정전기 방지층상에 제공되고, 그후, 증가된 온도에서 열처리되어 상기 알콕시 실란 또는 티탄 콤파툰드가 이산화규소나 이산화티타늄으로 변환되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법의 이러한 실시예는 정전기 방지층을 미리 경화시키지 않은 채로 연속되는 층(a subsequent layer)이 그러한 정전기 방지층위에 제공되게 할 수 있다. 알콕시 실란 콤파운드는 비교적 저온(200℃)에서 이산화규소로 변환 될 수 있다. 그러므로, 방법이 간소해질 수 있다.
이산화규소로의 변환은 예를들어, 150℃ 내지 170℃의 범위의 온도에서 30 분 이상 처리됨으로써 일어난다. 알콕시 실란 콤파운드의 알콕시그룹은 산성수 (acidified water)에 의해 하이드록시그룹(hydroxy groups)으로 변환되며, 그러한 하이드록시그룹은 그 상호간 및 표시화면의 유리면(the glass surface)의 하이드록시그룹과 반응한다. 건조하고 가열하는 동안에 축중합(polycondensation)에 의해 이산화규소의 확고히 접착하는 망형 조직(a firmly adhering network of silicon dioxide)이 형성된다. 알콕시 티탄 콤파운드의 경우에도 유사한 변환이 일어난다.
안티몬으로 도핑된 산화주석입자의 수성 현탁액을 이용하면 환경에 대해 덜 유해하다는 장점이 있다. 그러므로, 환경오염을 막기 위한 수단을 갖춰야 할 필요가 거의 또는 전혀 없으므로 방법이 간소해질 수 있다. 또한, 얻어진 층의 면적저항(the square resistance)이 낮다는, 즉, 약 1 내지 10 MΩ 정도라는 장점을 갖는다. 이러한 저항치는 다른 방식으로 형성되는 ATO로 된 기층(basis)상의 도전층에서 얻어지는 값보다 훨씬 낮다. 수성 현탁액의 또다른 장점은 표시화면에 대한 ATO 입자들의 접착이 층이 건조된 후에 열처리를 하지 않아도 충분하므로 예를들어 알콕시 실란이나 알콕시 티탄 콤파운드의 수용액이나 알코올용액으로부터 제 2 층이 직접 제공될 수 있다. ATO 입자들로 된 코팅이 건조되자마자 알콕시 실란 용액층이 제공될 수 있다.
이런 수성 현탁액은 스피닝에 의해 제공되는 것이 양호하다. 그럼으로써, 두께가 코팅부의 광학적 특성 및 전기적 특성을 결정하는 주요인이 되는 제 1 층의 두께가 정확히 제어될 수 있다. 제 1 층은 예를 들어, 투과율이나 굴절지수 등과 같은 상기 제 1 층의 광학적 특성에 영향을 줄 수 있는 또다른 입자들을 포함할 수도 있다.
제 2 층은 스피닝에 의해 제공되는 것이 양호하다.
알콕시 실란이나 알콕시 티탄 용액의 스피닝에 의해 동질의 매끈한 층이 형성된다. 선택적으로는 예를 들어, 0.001 내지 5 중량%의 양으로 계면활성제가 용액에 첨가될 수도 있다.
"스피닝(spinning)" 또는 "스핀코팅(spin coating)"이라는 용어는 층이 회전하는 부재, 즉, 이 경우에는 회전하고 있는 표시화면상에 제공되는 방법을 말하는 것이다.
이런 표시화면의 회전을 중단하지 않은 채로 제 1 층과 제 2 층의 모두가 스피닝에 의해 제공되는 것이 양호하다.
이는 동일한 하나의 스피닝 유니트에서 두층의 코팅부의 형성이 이루어질 수 있다는 장점을 갖는다. 제 2 층은 위치 변화가 없이 제공될 수 있다. 그럼으로써, 표시화면은 스피닝중에 그러한 표시화면 위에 생긴 공기 유동이 유지되므로 먼지가 그러한 표시화면상에 가라앉는 것을 방지하면서 계속 회전한다. 이는 코팅부의 품질개선 뿐만 아니라 방법의 간소화를 가능하게 한다.
본 발명에 따른 방법은 표시장치의 표시화면상에 코팅부를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 범위내에서 음극선관의 부품을 이루는 표시화면에 대한 코팅부의 형성을 위한 양호한 방법이 양호하게 이용되는 것이 밝혀졌다.
앞서 설명한 재팬디스플레이에 기재된 방법에서는 코팅부가 별도의 부품을 이루면서 표시화면에 부착된다. 즉, 표시화면에 코팅부가 먼저 제공되며 이 것이 완료되기까지는 음극선관이 조립되지 않는다. 이러한 것은 음극선관의 조립중에 코팅이 손상을 입을 우려를 갖는다. 이러한 우려는 음극선관의 부품을 이루는 표시화면상에 코팅을 제공함으로써 회피된다. 공지의 방법은 이를 위해서는 적합하지 않다.
본 발명에 따른 방법에 의해 얻어진 정전기 방지층은 예를 들어 ATO(Antimony-doped Tin Oxide : 안티몬으로 도핑된 산화주석) 등과 같은 도전성 입자들을 포함하며, 그러한 ATO 입자는 층의 정전기 방지특성을 제공한다.
도전성 입자(ATO)들은 작은 크기, 즉, 50nm이하의 크기인 것이 양호하다. 이러한 작은 크기로 인하여 빛의 가시적인 분산이 전혀 생기지 않으며 그렇게 형성된 제 1 층은 투명하다. Sb/Sn의 몰비가 0.3 이하이면 그러한 입자들은 충분한 도전성을 갖는다.
입자크기가 30 nm 이하이면 양호하다. ATO 입자들의 이러한 작은 크기로 인하여 제 1 층을 교란시킴이 없이 제 2 층을 제공하기에 충분하게 유리기층에 대해 ATO 입자들을 부착시킬 수 있는 반데르발스힘(Van der Waals' forces)이 생긴다. ATO 입자들은 수성의 안정적인 ATO 히드로졸(hydrosol)로부터 표시화면상에 제공된다. 현탁액에서 ATO 입자들은 입체적으로 안정된 것이기보다는 전하적으로 안정된 것(charge-stabilized)이다. 그러한 현탁액은 약 1 내지 20 MΩ/면적의 표면저항을 갖는 매우 얇은 층의 제조를 위해 적절하게 이용될 수 있다. 그러한 ATO 현탁액의 준비에 관해서는 미국 특허인 US-A-4775412 에 기재되어 있다. 입자 크기가 작기 때문에 층의 기계적 강도 및 접착력은 중간의 경화단계가 없이 제 2 층을 직접 제공하기에 충분하다.
제 1 층은 반사방지효과 또는 광택방지효과를 갖는 이산화규소로 된 부가층들로 보완되면 양호하며, 그러한 부가층들은 또한 긁힘에 대한 내성을 증대시키기도 한다. 제 2 층은 특히 ATO 입자를 갖는 제 1 층을 위한 접착제로써 작용한다. 알콕시 실란 콤파운드(예를 들어, TEOS)은 제 1 층으로 침투하여 그 아랫면에 접착한다. 제 2 층과 제 1 층은 함께 이층 반사방지층(a 2-layer antireflective layer)을 형성한다. 반사방지층들은 표시화면상에서 투과광의 반사손실을 줄이고 상에서의 교란성 반사(거울반사: specular reflection)를 억제하기 위해 이용된다. 광택방지층들은 주변의 빛의 거울반사를 줄이기 위해 이용된다.
본 발명에 따른 방법에서 적절하게 이용될 수 있는 알콕시 실란 콤파운드는 테트라에틸 오르토실리케이트(tetraethyl orthosilicate: TEOS)이다. Si(OR)₄형 및 그 올리고머(oligomers)로 된 또다른 공지의 알콕시 실란 콤파운드를 이용하는 것도 선택적으로 가능하며, 여기에서, R은 알킬그룹이며, C₁내지 C5의 알킬그룹이면 양호하다. 용제(the solvent)로는 예를들어, 메탄올이나 에탄올이 이용된다.
본 발명은 또한 정전기 방지 및 반사방지의 코팅부를 갖는 표시화면을 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 것으로서, 하나 이상의 층으로 이루어지고 하나 이상의 정전기 방지층을 포함하는 정전기 방지 코팅부를 갖는 표시창(a display window)을 포함하는 표시장치는 상기 제 1 층인 정전기 방지층이 상기 표시장치에 직접적으로 접해 있고 이산화규소나 이산화티타늄속에 매립된 50nm 이하의 직경을 갖는 도전성 입자들을 포함하며, 그러한 정전기 방지층은 이산화규소와 이산화티타늄을 함유한 제 2 층인 매끈한 부가층에 의해 덮혀 있고, 그러한 제 1 층과 제 2 층은 가시광선에 대한 반사방지효과를 갖는다.
도전성 입자(ATO)들을 포함하는 정전기 방지층의 굴절지수는 부가적인 이산화규소층의 굴절지수와 달리 좀더 높다(TiO₂인 경우에 도전층의 굴절지수는 TiO₂층보다 낮아질 수 있음). 이층형 코팅부의 각각의 층의 두께는 예를 들어, 약 550nm인 가시범위내의 중심파장(λ; a central wavelength)에서 파괴적인 간섭 (destructive interference)이 생기도록 선택되는 것이 양호하다. 이러한 파장의 경우 및 그 근처의 파장들의 경우에 층들의 중첩은 반사방지효과를 갖는다. 본 기술분야의 숙련자들은 층의 광학적 두께 n.t(여기에서, n 은 굴절지수이고 t 는 층의 두께임)가 λ/4 와 같아야 함을 알 것이며, 여기에서, λ는 중심파장이다. 이산화규소나 이산화티타늄으로 된 그러한 부가층은 알콕시 실란이나 알콕시 티탄 콤파운드의 알코올용액을 제공하고 고온에서 열처리함으로써 이산화규소나 이산화티타늄의 층을 형성하는 방식으로 형성될 수 있다. 그러한 부가층이 스피닝에 의해 제공되며 층두께는 특히 용액의 점성과 회전수에 의존한다. 입자크기는 50 nm 이하인 것이 양호하다. 제 1 층은 예를들어 투과율이나 굴절지수 등과 같은 제 1 층의 광학적 특성에 영향을 주는 또다른 입자들을 포함할 수도 있다. 반사방지효과는 제 3 또는 제 4의 층과의 협력에 의해 얻어질 수 있다.
광택방지 효과를 갖는 이산화실리콘으로 된 제 3 층이 제공되면 양호하다. 이러한 층은 알콕시 실란 콤파운드의 알코올 용액을 분무(spraying)하고나서 고온에서 열처리함으로써 이산화규소층을 형성하는 방식으로 최초의 부가층상에 제공된다. 그렇게 형성된 층은 분무에 의해 얻어지는 표면조직에 기인하여 긁힘에 대한 내성과 광택방지특성을 갖는다. 광택방지효과는 빛의 파장에 거의 무관한 것이다.알콕시 실란용액을 분무(spraying or atomizing) 함으로써 멍석표면조직(a mat surface texture)이 얻어져서 그러한 층들이 광택방지효과를 나타내게 한다. 그럼으로써, 주변의 빛이 산란 반사된다.
이산화규소로 된 부가층들의 또다른 장점은 손자국에 대한 과민성이 줄어들고 경도가 커지며 긁힘에 대한 내성도 커진다는 점이다.
필요하다면, 부가층들 중의 하나에 선택적인 투광에 영향을 주기 위한 도료 (pigment)나 염료(dye)가 제공될 수도 있다. 그러한 도료나 염료는 음극선관의 발광성 콤파운드(phosphors)들에 의해 발광되는 빛이 선택적으로 투과되는 반면에 표시화면의 후방측에서 반사하는 주변광은 흡수되게 하는 방식으로 선택된다. 도료의 예로는 산화철이나 산화크롬 등과 같은 전이금속산화물이 있다. 적절한 염료의 예로는 로다민 비(Rhodamine B)가 있다.
본 발명의 한 실시예에서는 폴리피롤의 라텍스입자(latex particles)들이 ATO 입자들의 수용액에 대해 부가된다. 폴리피롤 입자들은 제 1 층의 광흡수특성을 제공한다. 건조후에 제 1 층은 폴리피롤 라텍스 입자들을 포함한다.
폴리피롤 콤파운드를 위해서는 폴리피롤과 N 치환 폴리피롤(N-substituted polypyrrole) 및 β 치환 폴리피롤(β-substituted polypyrrole)이 이용될 수 있다. 그러한 치환물(substituents)을 위해서는 예를 들어 5 개까지의 탄소원자를 갖는 알킬그룹과 아릴그룹과 알콕시그룹과 니트로그룹 및 할로겐원자가 이용될 수 있다. 정전기 방지 코팅부로서 이용하기 위한 물질과 라텍스 입자들을 준비하는 것은 미국특허인 US-A-4959162 에 기재되어 있다, 또한, 이러한 미국특허의 명세서는 그렇게 준비된 라텍스를 정련(purifying)하기 위한 윈심분리단계(a centrifuging step)와 재분산단계(a re-dispersion step)도 기재하고 있다. 그러한 라텍스입자들은 비치환적 폴리피롤(unsubstituted polypyrrole)로 이루어지는 것이 양호하다.
광학적 특성과 층의 균일성 및 동질성으로 인하여 라텍스입자들이 균일한 크기를 갖는 것이 바람직스럽다. 라텍스입자들은 구형이며 50 내지 150 nm의 범위내의 평균직경을 가지면 양호하고 약 60 nm 이면 특히 양호하다. 그러한 실시예에서 정전기 방지특성과 광흡수특성이 단일의 층속에서 조합된다. 본 발명의 상기 실시예에 따른 방법의 결과에 의해 그러한 코팅부는 두종류의 입자의 모두가 동질인 혼합물을 포함한다. 코팅부의 층두께는 50 내지 200 nm의 범위내에 있다. 코팅부의 색상은 무채회색(neutral grey)이고, 그러므로, 투과율은 파장에 무관하다. 층두께와 층에서의 폴리피롤의 농도(concentration)에 따라 투과율이 예를 들어 90% 내지 30%의 사이에서 조절될 수 있으며, 이 때, 요구되는 정전기 방지효과는 계속 유지한다. 층의 표면저항이 1010Ω/면적의 이하, 양호하게는, 10⁴내지 1010Ω/면적의 범위내에 있으면 코팅의 충분한 정전기 방지효과가 얻어진다.
상술한 바와 같이, 코팅부와 이산화규소로 된 부가층의 조합체는 그러한 층들의 광학적 두께가 λ/4이면 반사 방지 효과를 나타낸다. 적절한 층 두께는 경험적으로 결정될 수 있다. 중요한 처리 인자는 스피닝 중의 회전수와 온도 및 용액의 점도이다.
본 발명을 도면을 참조로 예시적 실시예들을 통해 보다 상세히 설명한다.
제 1 도는 표시화면(3)과 원추체(4; a cone)및 목부분(5; a neck)을 포함하는 유리 외피(2; a glass envelope)를 갖는 음극선관의 개략적이고 일부절결된 도면이다. 목부분에는 전자빔(an electron beam)을 발생시키는 전자총(6; an electron gun)이 제공되어 있다. 이러한 전자빔은 표시화면(3)의 안쪽(7)의 발광층 (a phosphor layer)에 집중된다. 작동시에 전자빔은 편향시스템(a deflection system; 도시안됨)에 의해 서로 직각을 이루는 두개의 방향으로 표시화면(3)을 가로지르게 편향된다. 표시화면(3)에는 본 발명에 따른 정전기 방지 코팅부(8)가 외측에 제공되어 있다.
제 2 도는 본 발명에 따른 표시화면의 단면도이다. 정전기 방지 코팅부(8)는 표시화면(3)상에 제공된다. 상기 정전기 방지 코팅부(8)는 제 1 층(9 : AS)과 제 2층(10) 및 제 3 층(11)을 포함한다. 제 1 층(9)은 이 예에서는 이산화규소인 제 2 콤파운드속에 매립되어 있고 이 예에서는 안티몬으로 도핑된 산화주석입자들인 도전성 입자(12)들을 포함한다. 제 2 층은 이 예에서는 이산화규소인 앞서 말한 제 2 콤파운드로 이루어진다. 제 1 층과 제 2 층은 함께 하나의 반사방지필터(AR)를 형성한다. 이를 위하여 두개의 층(9, 10)의 모두의 두께는 약 λ/4 이며, 여기에서 λ는 예를들어 500 내지 600 nm의 사이의 가시범위내에 있다. 제 1 층에는 제 1 층 의 투과성이 결정될 수 있게 하는 폴리피롤 라텍스 입자(polypyrrole latex particles)들이 제공될 수도 있다. 제 3 층(11; AG)은 광택방지효과를 제공하며, 예를 들어, 이산화규소를 분무하여 구성된다.
제 3A 도 내지 제 3C 도는 본 발명에 따른 방법을 도시한 것이다.
표시화면(3)상에는 다공성의 제 1 층(31; a first porous layer)이 제공된다. 이는, 예를 들어, 표시화면상에 도전성 입자(ATO)들의 수용액을 제공하고 그러한 입자들을 건조시킴으로써 수행된다. 제 2 층(32)의 콤파운드가 그러한 제 1 층 (31)에 대해 도포(applying)되며, 그러한 콤파운드는 제 1 층속으로 투과된다. 제 2 층의 제공후에 열처리가 수행된다. 이러한 열처리에 의해 이산화규소층이 형성된다. 그 후에, 예를 들어, 이산화규소로 된 광택방지층을 분무(spraying)함으로써 광택방지효과를 얻기 위한 제 3 층이 도포된다.
이제, 본 발명의 여러가지의 실시예들을 설명하겠다.
제 1 실시예
수성 ATO 현탁액이 예를 들어, 미국- 특허인 US-A-4775412의 명세서에 기재된 바와 같이 준비된다. 거기에 따르면, SnCl₂와 SbC1₃가 희석된 염산 (hydrochloric acid)에 용해되고나서 중탄산암모늄염(a mmonium bicarbonate)이 용액에 부가된다. 실험용 압력솥(an autoclave)에서 안티몬으로 도핑된 산화주석의 하이드로졸이 열수작용적 변화(hydrothermal conversion)에 의해 형성된다. ATO 입자들은 30 nm 이하의 크기이다. 일반적으로 Sb/Sn의 몰비(the molar ratio)는 0.3 이다. 수성 ATO 현탁액은 5 중량 % 정도이다. 이러한 ATO 현탁액이 표시화면상에 제공되어 건조된다.
알콕시 실란 콤파운드의 용액은 표 1 과 같이 만들어진 것이다.
표 1
위와 같이 얻어진 제 1 층(예를 들어 ATO 인 도전성 입자들을 포함하는 건조된 층)상에 표 1 에 따라 준비된 TOES의 층이 예를 들어 스피닝(spinning)에 의해 제공된다. 이런 층은 160℃ 의 온도에서 약 90 분간 유지됨으로써 이산화규소로 된 확고히 부착하는 매끈한 층을 형성한다. 이러한 이산화규소로 된 부가층은 예를 들어 135 nm의 층두께와 1.44의 굴절지수를 갖는다. ATO 입자들을 포함하고 이산화규소가 투과되어 있으며 1.62의 굴절지수와 60 nm의 층두께를 갖는 상기 정전기 방지층과 조합된 이러한 층은 반사방지효과를 나타낸다. 층들이 도포되는 순서가 중요한 것임을 주목하길 바란다. 이산화규소층이 ATO 입자함유층보다 먼저 제공되었다면 코팅부의 접착에 악영향을 미쳤을 것이고 ATO 입자함유층의 굴절지수도 달라졌을 것, 즉, 대략적으로 1.4 이었을 것이며 상기 층이 산화규소를 전혀 또는 거의 포함할 수 없었을 것이다. 또한, 반사방지효과가 전혀 없었을 것이다(두개의 층들의 굴절지수들은 다르지 않을 것임).
결과적으로, 제 1 및 제 2 층의 조립체의 광학적 및 기계적 특성들은 층들이 제공되는 순서에 의존한다. 정전기 방지층과 제 2층은 스피닝에 의해 제공되는 것이 양호하다. 이는 표시화면의 스피닝 과정을 중단함이 없이 하나의 동일한 스피닝 유니트에 의해 수행되는 것이 양호하다. 이는 방법의 간소화로 귀결되고 표시화면상에 먼지가 앉는 것을 방지한다.
그 후에, 필요하다면, 스피닝에 의해 제 2의 부가적인 이산화규소층을 제공하기 위해 TEOS 용액 및 유사한 열처리가 이용된다. 이러한 층은 광택방지효과를 갖는 멍석표면조직을 갖는다. 결과적으로, 그렇게 얻어진 코팅부는 손자국 (fingerprints)에 대해 덜 민감하다. 또한, 입사광이 산만하게 분산되기 때문에 반사는 파장에 대한 의존성이 작다. 앞서 설명한 방법은 불구속 표시화면(a loose display screen), 즉, 아직 음극선관의 일부를 이루지 않는 표시화면상에 코팅부를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 그러나, 상기 방법은 음극선관의 일부를 이룬 표시화면상에 코팅부를 형성하기 위해 이용되는 것이 양호하다. 코팅이 손상될 우려는 마찬가지이다.
제 2 실시예
이 실시예에서는 제 1 층이 그러한 제 1 층에 폴리피롤 라텍스 입자들을 합체시킴으로써 가시광선의 투과에 영향을 주기도 하는 표시장치와 생산방법에 대해 설명한다.
폴리피롤 라텍스 입자들은 100 ml의 물속의 0.938 g의 피롤과 8.65 g의 FeC1₃6H₂O 및 1g의 폴리비닐 알코올(입체적 안정제; steric stabilizer)의 혼합물을 투명용액(a clear solution)이 얻어질 때까지 10 시간 이상 부지런히 젓음 (stirring)으로써 마련된다. 폴리피롤 입자들의 형성은 혼합물의 흑화(blackening)에 의해 인식될 수 있다. 얻어진 현탁액은 Fe2+이온과 Cl-이온을 제거하기 위해 탈염된(광물질이 제거된) 물(demineralised water)로 투석(dialyzing)된다. 투석후에 수밀리리터의 에탄올과 부탄올 및 에틸아세테이트가 현탁액에 대해 부가된다. 최종적으로, 현탁액은 5μm와 0.2 μm의 폴리아미드(polyamide)로 된 필터를 통과한다. 전자망원경으로 보면 라텍스입자들은 규칙적인 구형을 갖고 그것들은 80nm의 평균적인 입자크기로 균일살포(monodispersing)된다.
ATO 현탁액의 준비는 제 1 실시예에서 설명한 방식으로 이루어졌다.
두가지의 현탁액이 같은 양으로 혼합되어 ATO 및 폴리피롤입자들의 안정적인 현탁액을 형성한다. 이러한 현탁액은 스핀코팅에 의해 표시화면상에 연속적으로 제공된다. 건조후에 60 nm의 두께와 IMΩ/면적의 저항을 갖는 동질의 무채회색코팅부가 얻어진다. 이는 적절한 정전기 방지효과(10⁴내지 1010Ω의 범위내의 표면저항이 바람직함)를 얻기에 충분한 것이며 층두께와 폴리피롤의 농도를 변화시킴으로써 투광율이 적절한 값으로 되게 하면서도 필요한 정전기 방지효과를 유지할 수 있다. 그렇게 얻어진 코팅부의 파장(λnm)의 함수로서의 투과율(T %)이 제 4 도에 도시되어 있다.
본 발명에 따른 코팅부의 저항치는 ATO 입자들이나 폴리피롤입자들이 입체적안정제와 함께 확산되어 있는 이산화규소층들의 값보다 훨씬 낮다. 그러한 층들은 약 100MΩ의 저항치를 갖는다.
알콕시 실란 콤파운드의 용액은 0.9 몰의 테트라에틸오르토실리케이트 (TEOS:tetraethyl orthosilicate)와 3.6 몰의 물과 5 10-⁴몰의 질산에 에탄올을 부가하여 1 리터로 만든 콤파운드를 갖도록 마련된다.
제 2 실시예에 따라 얻어진 제 1 층에는 스피닝에 의해 TEOS 용액층이 제공된다. 그러한 층은 160℃의 온도에서 30 분동안 유지됨으로써 확고하게 접착하고 매끈한 이산화규소층을 형성한다. 이러한 이산화규소로 된 부가층은 135nm의 층두께와 1.44의 굴절지수를 갖는다. 이러한 층은 1.62의 굴절지수와 60nm의 층두께를 갖는 ATO 와 폴리피롤입자들을 포함하는 코팅부와 함께 공동으로 반사방지효과를 갖는다. 예를 들어 제 1 층의 두께를 약 100nm 로 하고 제 2 층의 두께를 약 80nm로 하는 등과 같이 층두께를 약간 변화시킴으로써 반사방지효과를 세밀하게 조정할 수 있다.
그 후에, 앞서와 같은 TEOS 용액이 이용되고 유사한 열처리가 수행되어 이산화규소로 된 제 2의 부가층이 분무식으로 제공된다. 이러한 층은 광택방지효과를 갖는 멍석표면조직을 갖는다. 결과적으로 그렇게 얻어진 코팅부는 손자국에 대해 덜 민감하다. 또한, 입사광이 산만하게 분산되기 때문에 반사의 파장에 대한 의존성이 작다.
제 5A 도는 ATO 입자들로 된 앞서 설명한 층으로 이루어지고 그 위에 이산화규소로 된 부가층이나 광택방지층이 제공되어 있는 코팅부(제 1 실시예)의 파장(λnm)의 함수로서의 상대반사율(R%)을 도시한다(곡선 A), 측정과정에서는 코팅되지 않은 표시화면유리가 기준물질로서 이용된다.
ATO 와 폴리피롤입자들로 된 앞서 설명한 층으로 이루어지고 그 위에 이산화규소로 된 부가층이 제공되어 있는 코팅부(제 2 실시예)의 파장(λnm)의 함수로서의 상대반사율(R%)을 도시한다(곡선 A). 측정과정에서는 코팅되지 않은 표시화면유리가 기준물질로서 이용된다. 곡선 B 는 부가적인 광택방지층의 효과를 나타낸다. 코팅부의 반사방지효과의 파장에 대한 의존성이 작아진다.
최외층(the outermost layer)의 긁힘내성은 50g의 힘을 가한 채로 표면위에서 이동되는 원추형 다이어몬드에 의해 시험되었으나 육안으로 볼 수 있는 긁힘이 없었다. 여러가지의 경도(hardness)를 갖는 연필들이 표면상에 7.5N의 힘을 가한 채로 45°의 각도를 이루고 0.05 m/s의 속도로 이동되는 연필경도시험(a pencil-hardness test)에 의해 시험되었다. 이 시험에 따르면 본 발명의 층은 3H 내지 4H 정도의 경도를 갖는다.
본 발명의 앞서의 실시예에 의해 효과적인 정전기 방지 코팅부와 필요하다면 광흡수코팅부가 음극선관의 표시화면상에 간단하게 제공되며, 상기 코팅부들은 파장의 함수로서든지 아니든지간에 투광성이 조절될 수 있다.
본 발명의 틀내에서의 여러가지의 실시예들이 있을 수 있음은 자명하다. 예를 들어 다음에 설명되는 제 3 실시예에서는 ATO 층이 TiO₂층으로 덮혀 있다.
제 3 실시예
앞서의 제 1 실시예 에 기재된 바와 같이 ATO 현탁액이 표시화면에 도포되고나서 건조된다(본 발명의 개념내에서의 건조수단은 건조시킬 수 있는 것이면 족 함). 알콕시 티탄 콤파운드는 표 2 와 같이 제조된다.
표 2
ATO입자들로 된 제 1 층과 표 2 에 따른 TEOTi용액으로 된 제 2 층이 예를 들어 스핑닝에 의해 도포된다. 그러한 이중층은 그 후에 160℃의 온도에서 약 90 분간 유지된다. 그렇게 얻어진 코팅부는 티탄 콤파운드가 ATO 입자들을 갖는 층속에 침투된다는 사실로 인하여 TiO₂기질(a TiO₂matrix)안의 ATO 입자들을 포함하는 층의 상부위에 있는 약 2.0의 굴절지수를 갖는 TiO₂로 된 제 2 층을 포함한다. 상기 하부층은 약 1.8 내지 1.9의 굴절지수를 갖는다. 하부층은 예를 들어 60 nm의 두께를 가질지라도 제 2 층은 예를 들어 200 nm의 두께를 갖는다. TiO₂층의 상부에는 예를 들어 실란 콤파운드(a silane compound)을 그러한 TiO₂층의 위에 스피닝함으로써 SiO₂층이 제공될 수 있다.
제 1 층은 예를 들어 제 1 층의 광학적 특성, 즉, 투광율이나 굴절치수에 영향을 주기 위해 또다른 입자들을 포함할 수도 있다. 앞서의 실시예에서는 제 1 층이 코팅부와 제 1 층의 투광율에 영향을 주는 라텍스입자를 포함했었다. 또한, 제 1 층은 도전성 입자외에도 예를 들어 굴절지수 등과 같은 제 1 층의 다른 특성들에 영향을 주는 입자들을 포함할 수도 있다. 다음에서 설명하는 제 4 실시예에서는 상기 제 1 층이 그 굴절지수에 영향을 주는 입자들을 포함한다. 굴절지수에 영향을 줌으로써 코팅의 광학적 특성, 특히, 굴절성의 미세조절이 이루어질 수 있다.
제 4 실시예
예를 들어 SiO₂나 A1₃0₂등과 같은 무기질의 콜로이드성 산화물 (anorgarnic colloidal oxides)을 갖는 도전성 입자들을 혼합함으로써 제 1 층의 굴절지수에 영향을 줄 수 있다. 상기 산화물입자들은 100nm 이하의 크기이면 양호하다.
예를 들어 100g의 ATO 용액(12 중량%)에 대해 7g의 콜로이드성 SiO₂용액 (SiO₂의 40 중량%)이 부가된다. 이러한 용액은 알코올용액으로 1:4 로 희석되어 스피닝에 의해 표시화면에 도포된다. 상기 층이 건조되었을 때에 TEOTi 용액(제 3 실시예 참조)이 스피닝에 의해 표시화면에 도포된다. 그 후에 그러한 3 층의 코팅부(the three layer coating)는 고온에서 열처리되어 경화한다. 제 1 층(ATO 입자들과 SiO₂입자들을 포함)이 70nm의 두께와 1.75의 굴절지수를 갖고 제 2 층(TiO₂)은 102 nm의 두께와 1.95의 굴절지수를 가지며 제 3 층(SiO₂)은 90nm의 두께와 1.44의 굴절지수를 갖는 예시적인 코팅부는 양호한 반사방지특성을 갖는다. 가시범위에서의 반사율은 크게 감소되고 약 400nm 내지 600 nm의 사이에서는 코팅부가 없는 상태에서의 반사율의 10% 이하이다.
제 1 도는 표시장치를 도시한 도면.
제 2 도는 표시장치의 표시창의 개략적인 단면도.
제 3A 도 내지 제 3C 도는 본 발명에 따른 방법의 실시예를 도시한 도면.
제 4 도는 본 발명에 따른 코팅의 파장(λnm)의 함수로서의 투과율(T%)을 도시한 도면.
제 5A 도와 제 5B 도는 이산화규소로 이루어진 부가층과 이산화규소로 이루어진 제 2의 부가적 광택방지층을 갖는, ATO(그리고, 폴리피롤) 입자들로 이루어진 코팅부의 파장(λnm)의 함수로서의 상대반사율(R%)을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 음극선관 2 : 유리 외피
3 : 표시화면 4 : 원추체
5 : 목부분 6 : 전자총
8 : 정전기 방지 코팅부 12 : 도전성 입자

Claims (16)

  1. 표시 화면상의 하나 이상의 층으로 구성되고 하나 이상의 정전기 방지층을 포함하는 정전기 방지 코팅부를 제조하는 방빕에 있어서,
    도전성 입자들로 이루어진 제 1 층을 제공하고,
    그후, 상기 제 1 층상에 콤파운드로 이루어진 제 2 층을 제공하여 상기 콤파운드가 상기 제 1 층내로 침투되게 하며,
    그후, 상승된 온도로 상기 콤파운드를 열처리하여 상기 제 2 층의 상기 콤파운드가 변환되어 상기 표시 화면상에 접합 네트워크가 형성되게 하며, 그에 의해, 도전성 입자들과 변환된 콤파운드를 포함하는 제 1 정전기 방지층 및 상기 제 1 정전기 방지층상의, 변환된 콤파운드를 포함하는 제 2 층을 포함하는 정전기 방지 코팅부를 형성하는 것을 특징으로 하는 정전기 방지 코팅부 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 입자로 이루어진 제 1 층은 다공성 층인 것을 특징으로 하는 정전기 방지 코팅부 제조 방법.
  3. 표시 화면상의 하나 이상의 층으로 구성되어 있으며, 제 2 항에 기재된 바와 같은 정전기 방지층을 하나 이상 포함하는 정전기 방지 코팅부를 제조하는 방법에 있어서,
    안티몬으로 도핑된 산화 주석으로 이루어진 도전성 입자들의 수성 현탁액(an aqueous suspension)을 상기 표시 화면상에 제공하고, 이어서, 건조시켜 상기 정전지 방지층을 형성하며, 그후, 제 2 층을 제공하는 것을 특징으로 하는 정전기 방지 코팅부 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 층은 알코올성 또는 수성의 알콕시 실란 또는 알콕시 티탄 콤파운드로 이루어진 층이고,
    상기 층이 제공된 이후, 상기 알콕시 실란 또는 티탄 콤파운드는 증가된 온도에서, 열처리에 의해 이산화 규소 또는 이산화 티타늄으로 변환되는 것을 특징으로 하는 정전기 방지 코팅부 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 층은 표시 화면의 회전을 중단시키지 않고 스피닝함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 정전기 방지 코팅부 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 입자는 50nm 보다 작은 것을 특징으로 하는 정전기 방지 코팅부 제조 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 도전성 입자들의 수성 용액에 폴리피롤의 라텍스 입자들이 부가되는 것을 특징으로 하는 정전기 방지 코팅부 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 층상에 알콕시 실란 콤파운드의 알코을 용액을 포함하는 제 3 층이 분무되고,
    그후, 상기 알콕시 실란 콤파운드를 증가된 온도에서 열처리함으로써 상기 알콕시 실란 콤파운드가 이산화 규소로 이루어진 또다른 부가적인 층으로 변환되며, 상기 또다른 부가적인 층은 분무에 의해 형성된 표면 구조로 인해 광택 방지 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 정전기 방지 코팅부 제조 방법.
  9. 하나 이상의 층으로 구성되고 하나 이상의 정전기 방지층을 포함하는 정전기 방지 코팅부를 가지는 표시창을 포함하는 표시 장치에 있어서,
    상기 정전기 방지층은 상기 표시창에 바로 인접하고, 이산화 규소 또는 이산화 티타늄내에 매립되어있는 50nm 미만의 직경을 가지는 도전성 입자들을 포함하며, 이산화 규소 또는 이산화 티타늄을 함유하는 매끄러운 제 2 층으로 피복되어 있으며,
    상기 제 1 및 제 2 층은 상기 제 1 및 제 2 층의 조립체가 가시광에 대한 반사방지 효과를 갖게 되는 두께와 각각의 굴절 지수를 가지는 것을 특징으로 하는표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 도전성 입자는 안티몬이 도핑된 산화 주석(ATO)을 함유하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 정전기 방지층과 제 2 층 각각은 λ가 가시 영역에 있는 파장이라 할 때 λ/4의 광학적 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 층상에 산화 규소로 이루어진 제 3 층이 제공되고,
    상기 산화 규소로 이루어진 제 3 층은 상기 제 3 층의 표면 구조로 인해 광택 방지 효과를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 층은 도료나 염료를 가지고,
    상기 도료나 염료는 상기 표시 장치에 의해 방출된 광이 선택적으로 투과되도록 투광률에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 또는 제 3 층은 도료나 염료를 가지고,
    상기 도료나 염료는 상기 표시 장치에 의해 방출된 광이 선택적으로 투과되도록 투광률에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 폴리피롤 라텍스 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 코팅부는 1 내지 20 MΩ/범위내의 표면 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
KR1019940026593A 1993-10-18 1994-10-18 표시화면상에코팅부를제조하는방법과,코팅부를갖는표시화면을포함하는표시장치 KR100341701B1 (ko)

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