KR100389656B1 - 음극선관 패널의 코팅막 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관의 패널 외면에 코팅막을 형성하는 방법에 관한 것으로 패널의 외면에 금속 콜로이드 용액을 코팅하여 제1 박막을 형성하는 단계; 상기 제1 박막을 형광막의 패턴에 대응하여 레이저로 패터닝하는 단계; 및 패턴이 형성된 제1 박막 위에 투명 산화물을 코팅하여 제2 박막을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따라 형성된 코팅막은 도전성이 우수할 뿐만 아니라 음극선관의 휘도와 콘트라스트를 향상시킨다.

Description

음극선관 패널의 코팅막 형성방법{A METHOD FOR FORMING A COATING FILM OF A CATHODE RAY TUBE}

본 발명은 음극선관의 패널 외면에 코팅막을 형성하는 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 음극선관의 휘도와 콘트라스트를 개선시킬 수 있는 음극선관 패널 외면의 코팅막 형성방법에 관한 것이다.

현대의 정보 디스플레이는 흔히 브라운관이라 불리는 음극선관(cathode ray tube; CRT)이 주종을 이루고 있다. 음극선관은 돗트 또는 스트라이프상으로 블랙 매트릭스(BM) 사이에 각각 도포된 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G) 형광체가 전자총에서 발사된 전자빔과의 충돌에 의하여 발광함으로써 화면을 표시하는 표시장치이다.

도 1은 일반적인 음극선관의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 음극선관은 투명한 패널(2); 상기 패널(2)와 봉착되어 벌브를 형성하는 펀넬(4); 상기 패널의 내면에 소정 간격으로 이격 설치되는 섀도우 마스크(6); 상기 펀넬(4)의 후단부에 전자총(8)이 삽입 장착되는 넥크부(10); 및 상기 펀넬의 콘부에 설치되는 편향 요크(12)로 이루어진다. 상기 패널(2)의 내면에는 도트나 스프라이프 패턴의 형광막(14)이 형성된다.

이와 같은 구성을 가지는 음극선관은 전자총(8)으로부터 방출된 전자빔이 편향 요크(12)에 의하여 주사 위치에 따라 선택적으로 편향되어 형광막(14)에 주사됨으로써 각각의 적, 녹, 청 형광체를 여기시켜 화상을 구현한다.

상기 패널 전면(2a)은 투명한 유리면으로 되어 있어 주위로부터 입사되는 광이 정반사되므로, 외부 광에 의한 잔상이 패널 전면에 형성된다. 이러한 외부광에 의한 잔상은 형광막(14)의 발광에 의한 화상이 중첩되어 콘트라스트를 저하시킨다. 또한 패널 전면(2a)에는 전하가 축적되어 먼지 등이 부착될 뿐만 아니라 인체 접촉시 전기적 쇼크를 유발할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 음극선관의 패널 외면(2a)에 외부광의 반사방지막(anti-reflaction layer)와 대전방지막(anti-static) 역할을 할 수 있는 다층 코팅막(16)을 형성하는 것이 일반적이다. 종래의 다층 코팅막은 굴절률이 서로 다른 투명 산화물을 코팅하여 형성되는 2층의 박막으로 이루어지며, 1층막은 도전성을 가지며 굴절율이 높은 도전성 미립자를 코팅하여 형성되고, 2층막은 굴절율이 낮은 실리카 등을 코팅하여 형성된다. 이러한 코팅막은 도전성에 의한 전자파 차폐 효과를 가지며 외광을 흡수하여 콘트라스트를 향상시킨다. 상기 1층막은 산화 안티몬 주석(ATO) 또는 산화 인듐 주석(ITO)와 같은 도전성 미립자가 물 또는 알콜 등의 용매에 분산된 용액을 코팅한 후 건조하여 형성된다.

상기와 같은 종래의 다층 코팅막을 5층 이상으로 형성할 경우에는 광간섭에 의한 콘트라스트 향상 효과가 우수하나 일반적인 2층막 구조에서는 한계가 있다.

이를 해결하기 위한 방법으로 도전성 미립자로 도전성이 우수할 뿐만 아니라 빛을 흡수할 수 있는 성질을 가지는 은이나 팔라듐과 같은 금속 콜로이드를 코팅하여 1층막을 형성하고 있다. 그러나 이 경우 금속 콜로이드가 외부 광을 흡수할 뿐만 아니라 형광체에서 발광하는 빛까지 흡수하므로 휘도가 저하되는 문제점이 있다.

본 출원인은 음극선관의 콘트라스트와 휘도를 향상시키기 위한 방법으로 금속 콜로이드를 코팅하여 제1 박막을 형성하는 단계; 포토레지스트로 양각된 소정의 패턴을 형성하고 이를 헥사데실 머캅탄과 같은 소수기를 함유하는 용액에 담그는 단계; 상기 제1 박막과 소정의 패턴을 접촉시킨 후 제1 박막을 선택적으로 에칭하는 단계; 및 제1 박막 위에 실리카 졸을 코팅하여 제2 박막을 형성하는 단계로 이루어진 코팅막 형성방법을 기출원한 바 있다. 그러나 이 방법은 금속 박막과 패턴의 접촉방법에 의한 에칭이므로 금속 박막에 소수기 함유 층이 균일하게 형성되기 어렵고 화학적 습식 에칭 방법에 의하여 패터닝하기 때문에 경계면의 예칭이 완전하게 이루어지지 않고 균일한 패턴이 형성되지 못한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 음극선관의 콘트라스트와 휘도를 향상시킬 수 있는 코팅막 형성방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래의 다층 코팅막이 형성된 음극선관을 개략적으로 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 미세 패턴이 형성된 음극선관의 부분 확대단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음극선관의 흡수 스펙트럼.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2: 패널

4: 펀넬

14(14a, 14b): 형광막

20, 30(30a, 30b, 30c): 코팅막

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 패널의 외면에 금속 콜로이드 용액을 코팅하여 제1 박막을 형성하는 단계; 상기 제1 박막을 형광막의 패턴에 대응하여 레이저로 패터닝하는 단계; 및 패턴이 형성된 제1 박막 위에 투명 산화물을 코팅하여 제2 박막을 형성하는 단계를 포함하는 음극선관의 코팅막 형성방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

실리카, 티타니아, 지르코니아, 알루미나와 같은 유전체 매트릭스내에 분산되어 있는 나노사이즈의 금속 미립자들은 외부에서 가해지는 전기장에 대해 입자 표면에 있는 전도성 전자들이 공명하면서 형광체의 발광 피크들 사이의 특정 파장의 빛을 흡수할 수 있다. 이러한 현상을 금속 미립자 표면에서의 공명흡수(Surface Plasmon Resonance; SPR) 현상이라고 한다(J. Opt. Soc. Am. B vol.3, No.12/ Dec. 1986, pp 1647-1655). 유전체 매트릭스에 나노사이즈의 금속 미립자가 규칙적으로 분포되어 있는 금속 코팅막은 상기와 같은 공명 흡수 현상에의하여 형광체의 사이드 밴드를 흡수함으로써 음극선관의 패널에 형성될 경우 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

이러한 금속 코팅막 형성용 코팅 용액은 유전체 매트릭스 전구체인 알콕사이드 또는 산화물 콜로이드에 금속 미립자 전구체로서 금속염이나 금속 콜로이드를 첨가하여 제조된다. 그러나 유전체 매트릭스 내에 있는 금속은 강한 공명흡수(SPR) 피크를 갖는 반면 도전성은 미미하다.

도전성을 향상시키기 위하여 금속 콜로이드를 용매에 분산시킨 용액을 코팅한 후 열처리하여 금속 박막을 형성하는 방법이 이용되고 있다. 이러한 금속 박막은 도전성은 우수하지만, 공명흡수 현상이 일어나지 않아 콘트라스트 향상효과가 없으며, 금속이 가시광선 전 영역에서 균일하게 흡수하므로 투과율이 낮아지고 이로써 휘도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에서는 금속 콜로이드 용액을 코팅하여 형성한 코팅막을 레이저로 패터닝함으로써 조사된 부분에서 막의 경화 및 광반응이 일어나도록 한다. 레이저로 조사된 부분에서는 투과율이 높아져 휘도가 향상되며, 금속이 특정 파장의 빛을 흡수하는 공명흡수 현상이 나타나므로 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 본 발명에 따라 제조된 음극선관의 일실시예에 따른 코팅막의 부분단면도를 도 2에 도시하였다.

먼저 음극선관 패널의 외면(2a)에 금속 콜로이드 용액을 코팅한 후 건조하여 도전성을 가지는 제1 박막을 형성한다.

상기 금속 콜로이드 용액은 금속을 물 또는 유기 용매에 첨가하여 제조된다. 상기 금속 콜로이드 용액은 분산제를 더 포함할 수도 있다. 또한 상기 금속 콜로이드 용액은 금속염, 환원제 및 분산제를 유기 용매에 첨가하여 제조할 수도 있다.

금속 콜로이드 용액 제조시 사용되는 금속으로는 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 Au, Ag, Pd, Pt, Cu, Ni, In, Sb, Sn, Zn, Zr, Se, Cr, Al, Ti, Ge, Fe, W, Pb 또는 이들의 혼합물 등이 있으며, 이중 Au, Ag, Pd, Pt 또는 이들의 혼합물이 가시광선 영역에서 흡수가 일어나기 때문에 바람직하다. 콜로이드 용액 제조시 사용가능한 유기 용매에는 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, 디아세톤 알코올 등과 같은 알코올계 용매, 메틸 셀로솔브, 이소프로필 셀로솔브, 디메틸포름아마이드 등이 사용될 수 있다.

상기 분산제로는 올리고머 또는 고분자 유기 화합물 등이 사용될 수 있으며, 이들의 예로는 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알콜(PVA) 등이 있다. 상기 환원제로는 유기 또는 무기 환원제 모두 사용될 수 있고, 이들의 구체적인 예로는 히드라진(H₂N₂), 소듐보로하이드라이드(NaBH₄), 알콜 아민 등이 있다.

금속 콜로이드 용액을 코팅하여 제조된 제1 박막은 10 Ω/□이하의 저저항이므로 전자폐 차폐 효과도 우수하다. 상기 제1 박막은 진공증착법, 스퍼터링법, 이온 도금법, 스프레이법, 스핀도포법 등에 의하여 형성될 수 있으며, 이중 스핀도포법이 습식 코팅 방식으로 비용이 저렴하므로 본 발명에 바람직하게 이용될 수 있다.

상기 형성된 제1 박막에 레이저를 조사하여 형광막의 도트나 스프라이트 패턴에 대응하는 패턴을 형성한다. 형광체의 패턴에 대응하는 부분에만 레이저를 조사하여 막이 경화되도록 한다. 이러한 레이저 조사에 의하여 도 2에 나타낸 바와 같이 레이저가 조사되지 않은 금속 박막(30a)과 레이저가 조사된 금속 박막(30b)으로 패터닝된다. 이로써 형광체에서 발광하는 빛이 투과되는 부분(30b)의 투과율이 높아지고 레이저 조사에 의하여 특정 파장의 빛을 선택적으로 흡수하는 공명흡수 현상이 일어나므로 콘트라스트와 색순도가 향상된다. 또한 종래의 습식 에칭 방법에 비하여 패터닝 공정이 간단한 장점이 있다.

레이저를 이용한 패터닝 공정은 X-Y 축으로 움직이면서 스캐닝하여 실시할 수도 있고 리소그래피에 이용되는 포토마스크을 설치한 후 이를 통하여 레이저를 조사함으로써 실시할 수도 있다. 본 발명에서 패터닝에 사용되는 레이저로는 400㎚ 이하의 파장을 가지는 UV-레이저이면 어느 것이라도 사용가능하며 특별한 제한은 없다. 400㎚를 초과하는 파장을 가지는 레이저는 공명흡수 현상을 일으킬 정도로 높은 광에너지를 가지지 못하므로 바람직하지 않다. 사용가능한 레이저의 예로는 ArF, KrF, XeCl 엑시머와 같은 기체 소스 레이저와 Nd-YAG 4th harmonic generation의 고체 소스 레이저가 있다.

이와 같이 형성된 제1 박막 위에 필요에 따라 다른 금속 콜로이드 용액을 코팅한 후 레이저 패터닝하여 2층 이상의 금속 박막이 형성된 코팅막을 형성할 수도있다.

레이저로 패터닝된 제1 박막(30a, 30b) 위에 투명 산화물을 코팅하여 제2 박막(30c)을 형성한다. 코팅이 완료되면 열처리하여 반사방지-대전방지 코팅막을 완성한다. 상기 산화물 코팅막의 형성에는 산화규소, 산화티타늄, 산화지르코늄 또는 이들의 혼합물이 사용가능하다. 이러한 산화물 코팅막도 진공증착법, 스퍼터링법, 이온 도금법, 스프레이법, 스핀도포법 등에 의하여 형성될 수 있으며, 이중 스핀도포법이 습식 코팅 방식으로 비용이 저렴하므로 본 발명에 바람직하게 이용될 수 있다. 스핀도포법을 이용할 경우 물과 알코올을 이용하여 알콕사이드 도포액을 사용하는 것이 바람직하다.

음극선관의 용도에 따라 상기 제2 박막 위에 난반사(non-glare)층을 형성할 수도 있다. 이러한 난반사층은 상기 제2 박막 형성시 사용되는 알콕사이드 화합물의 가수분해액을 스프레이 도포하여 형성하는 것이 일반적이다.

본 발명의 도전막 형성방법은 음극선관 외에 도전성과 고투과율이 요구되는 평판 디스플레이 패널의 코팅막 형성시에도 이용될 수 있다.

다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

Ag를 에탄올에 첨가하여 Ag 콜로이드 용액을 제조하였다. 약 150 rpm으로 회전하는 세정된 17 인치 모니터 패널에 블랙 매트릭스를 형성한 후 상기 상기 콜로이드 용액 30ml를 붓고 스핀 코팅하였다. 코팅된 패널을 상온에서 건조하여 제1 박막을 형성하였다. 이것에 KrF 엑시머 레이저와 호모게나이저(homogeniger)를 사용하여 200mJ/shot의 조사 에너지 및 1Hz로 10회 조사하였다. 이때의 레이저 조사면적은 10㎜×10㎜ 이었다. 레이저 조사된 제1 박막 위에 실리카 졸을 스핀 코팅하여 제2 박막을 형성하고 형광막 공정을 행하여 도 2에 도시된 구조의 음극선관을 제조하였다.

<실시예 2>

Ag 콜로이드 용액 대신 Ag-Au 복합 금속 콜로이드 용액을 코팅하여 제1 박막을 형성한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

<실시예 3>

Ag 콜로이드 용액 대신 Ag-Au 복합 금속 콜로이드 용액을 코팅하여 제1 박막을 형성하고, 레이저 조사 에너지를 300mJ/shot로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

실시예 3에 따라 제조된 음극선관 패널의 레이저 조사 전후의 투과율을 도 3에 도시하였다. 레이저 조사전에는 평균 투과율이 약 57%이었고 공명흡수 현상도 나타나지 않았으나 레이저 조사 후에는 투과율이 93% 이상으로 증가되었고 약 530㎚에서 공명흡수 현상이 나타났음을 확인할 수 있었다.

실시예 1과 2에 따라 제조된 음극선관 패널의 레이저 조사 전후의 투과율을 실시예 3과 동일한 방법으로 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 또한 표면저항 값과 콘트라스트를 측정하여 표 1에 함께 나타내었다.

[표 1]

	레이저 조사전 투과율	레이저 조사후 투과율	표면저항	콘트라스트*
실시예 1	68%	72%	2 Ω/□	110%
실시예 2	57%	72%	3 Ω/□	112%
실시예 3	57%	93%	2 Ω/□	115%

* 콘트라스트: 레이저 조사 전의 콘트라스트를 100으로 하였을 때의 콘트라스트 개선율

본 발명의 레이저 패터닝 방법에 따라 형성된 음극선관의 코팅막은 도전성이 우수할 뿐만 아니라 형광체에 대응하는 부분을 레이저 조사함으로써 투과율이 향상되어 음극선관의 휘도가 개선되며, 코팅막중 레이저로 조사된 부분에서는 특정 파장의 빛을 흡수하는 공명흡수 현상이 나타나므로 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 본 발명의 코팅막은 10 Ω/□이하의 저저항막으로 전자폐 차폐 효과도 우수하다. 또한 종래의 화학적 습식 에칭 방법보다 공정이 간단하고 균일한 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 레이저 패터닝에 의한 코팅막 형성방법은 음극선관 외에 평판 디스플레이에도 적용될 수 있다.

Claims (7)

1. (정정)

   음극선관 패널의 외면에 코팅막을 형성하는 방법에 있어서,

   패널의 외면에 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 금속을 포함하는 콜로이드 용액을 코팅하여 제1 박막을 형성하는 단계;

   상기 제1 박막을 형광막의 패턴에 대응하여 레이저로 패터닝하는 단계; 및

   패턴이 형성된 제1 박막 위에 산화규소, 산화티타늄, 산화지르코늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 투명 산화물을 코팅하여 제2 박막을 형성하는 단계

   를 포함하는 음극선관 패널의 코팅막 형성방법.
2. (삭제)
3. (정정)

   제1항에 있어서, 상기 금속이 Au, Ag, Pd, Pt, Cu, Ni, In, Sb, Sn, Zn, Zr, Se, Cr, Al, Ti, Ge, Fe, W, Pb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 코팅막의 형성방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 금속 콜로이드 용액이 분산제를 더 포함하는 것인 코팅막 형성방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 레이저 패터닝 방법이 레이저 스캐닝 방법 또는 리소그래피용 포토마스크를 설치한 후 레이저를 조사하는 방법에 의하여 실시되는 코팅막 형성방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 레이저가 UV 레이저인 코팅막의 형성방법.
7. (정정)

   제1항에 있어서, 상기 제1 박막 위에 2층의 금속 박막을 형성하고 레이저 패터닝하는 단계를 더 포함하는 코팅막의 형성방법.