KR100414489B1 - 칼라 음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로,

본 발명의 기술적 수단은 칼라 음극선관에 있어서, 아이씨엠(ICM) 공정 중 새도우마스크를 얼라인(Align)하기 위한 기준홀과, 화면 조정을 위한 사인슬롯과, 적어도 두 개의 스크린마스크 얼라인홀이 형광면의 블랙매트릭스 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 R, G, B 3색의 형광체를 정확하게 형성할 수 있으며, 스크린 프린팅 공정중 화면의 위치 이동이 심한 주변부에 형광체를 보다 정확하게 형성할 수 있으므로 색순도를 높이고 음극선관의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

칼라 음극선관 { The Color Cathode-ray Tube }

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로, 특히 형광면 코너부의 블랙매트릭스 상에 스크린마스크 얼라인을 위한 홀을 형성하여 R, G, B 3색의 형광체를 정확하게 형성함으로써 음극선관의 품질을 향상시키기 위한 칼라 음극선관에 관한 것이다.

일반적인 평면 칼라 음극선관의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 패널(1)이라고 하는 전면유리와 펀넬(2)이라고 하는 후면유리가 결합되고, 내부에는 소정의 발광 역할을 하는 형광면(4)과, 상기 형광면을 발광시키는 전자빔을 방출하는 전자총(6)과, 색선별 역할을 하는 새도우마스크(3)와, 상기 새도우마스크를 고정시키는 레일(7)로 구성된다. 또한 상기 음극선관이 동작 중에 외부 지자기의 영향을 적게 받도록 차폐하는 역할을 해주는 이너쉴드(9)가 상기 레일(7)에 고정되어 고 진공으로 밀폐되어 있다.

상기와 같이 구성된 일반적인 음극선관의 동작원리는 다음과 같다. 펀넬의 네크부에 내장된 전자총에서 전자빔이 음극선관에 인가된 양극전압에 의해서 패널 내면에 형성되어 있는 형광면을 타격하게 되고, 상기 전자빔은 형광면에 도달하기 전에 편향요크(5)에 의해서 상하좌우로 편향되어 화면을 이루게 된다. 그리고 마그네트가 있어서 전자빔이 정확히 형광체를 타격하도록 진행궤도를 수정해 주는 색순도 불량을 방지해 준다. 또한 상기 음극선관은 고진공으로 되어있기 때문에 외부의 충격에 쉽게 폭축이 일어날 수 있으며 이것을 방지하기 위하여 패널의 스커트부에 보강밴드를 장착함으로써 고진공 상태의 음극선관의 응력을 분산하여 내충격 성능을 확보한다.

도 2는 일반적인 평면 칼라 음극선관의 스크린 구조를 나타낸 것이다. 도 시된 바와 같이 새도우마스크를 부착 지지할 금속 레일이 부착된 패널(1)에 동일하게 R, G, B 3색의 형광체가 각각 일정한 패턴으로 형성된 형광막 발광영역(11)과 상기 형광체 패턴 사이의 비어있는 부분에는 빛의 산란 및 반사를 막고 우수한 콘트라스트를 가질 수 있도록 하기 위해 흑연층과 같은 광흡수 물질을 도포하여 블랙매트릭스(이하 BM이라 칭함)(12)를 형성시킨다.

상기 형광막을 형성하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 일반적으로 감광성 포토레지스트를 이용하거나 스크린 프린팅을 이용한다. 상기 감광성 포토레지스트를 이용하는 형광막 제조방법은 다음과 같다. 먼저 패널 내면에 포토 레지스트액을 균일하게 도포하고 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 3색의 형광체 막이 형성될 부분에 노광을 실시한다. 그러면 상기 포토레지스트막 중 노광된 부분은 경화되고 노광되지 않은 부분은 경화되지 않으므로, 이것을 순수(Deionized Water)로써 현상하면 상기 노광된 부분을 제외한 나머지 부분은 용해도 차에 의해 제거된다. 그 후 흑연을 포토레지스트 패턴 위에 도포하고 건조한 다음 에칭액을 사용하여 포토레지스트 패턴이 형성된 부분의 흑연과 포토레지스트 패턴을 박리, 제거시킨다. 상기 공정을 통해 도 2에 도시된 것과 같이 패널 글라스 위에 BM(12)이 형성된다. 상기 형성된 BM(12) 위에 형광막을 G, B, R의 순으로 도포, 노광, 현상하여 칼라 음극선관의 형광막을 형성한다. 또한 상기 BM 상에는 화면을 얼라인(Align)하기 위한 사인슬롯(Sign Slot;13)과 기준홀(14)이 형성되어 있다.

상기와 같은 노광 공정을 통해 글라스 패널 상에 BM(12), 형광막(11)을 형성시키기 위해서 종래에는 노광기에 장착, 고정된 기준 마스크를 통해 BM, G, B, R의 형광체를 차례로 형성하였다.

상기 기준 마스크는 BM용 1매와 R, G, B 형광체용 3매로 구성되며 상기 4매의 스크린마스크가 각각 노광기에 고정되어 있으며, BM 노광용 기준 마스크 상에는 여러 가지 얼라인 홀들이 구성되어 있다.

도 3a는 종래의 스크린 구조와 얼라인 홀의 모양 및 위치를 나타낸 것이다. 이 중 사인슬롯(Sign Slot;13)은 음극선관의 제조공정에서 화면을 얼라인하기 위한 것으로, 특히 편향요크의 수직/수평을 맞추는데 필요한 정보를 제공한다. 상기 사인슬롯(13)은 패널 주변부의 블랙매트릭스 중앙부에 위치하며 적색(13-R), 녹색(13-G), 청색(13-B)의 3개의 슬롯으로 구성되어 있다. BM용 기준 마스크의 경우 도 3b와 같이 3개의 사인슬롯(13')이 필요하고, 형광막용 기준 마스크의 경우 도 3c와 같이 각 색깔별로 위치에 맞는 1개의 사인슬롯(13'-R, 13'-G, 13'-B중 하나)이 필요하다.

또한 상기 BM용 스크린마스크에는 상기 기술한 사인 슬롯 이외에 스크린과 새도우마스크(5)를 얼라인하기 위한 기준홀(14)이 형성되어 있는데, 이는 평면 음극선관의 새도우마스크(5)와 스크린을 얼라인하는데 중요한 정보를 제공한다. 그런데 상기 기준홀(14)은 BM용 스크린마스크에만 형성되어 있고, 형광막용 스크린마스크에는 형성되어 있지 않다. 왜냐하면 상기 BM(12) 상의 기준홀(14)에 형광체가 존재하게 되면 새도우마스크 제조공정인 ICM 공정에서 많은 문제점을 발생시키기 때문이다. 즉, ICM 공정에서 BM(12)상의 기준홀(14)의 위치를 카메라로 읽고 새도우마스크(5)상의 기준홀(14)의 위치를 읽어서 상기 두 개의 기준홀을 얼라인하는 방법을 사용하는데, 도 4와 같이 조명을 BM(12)상의 기준홀(14) 아래에 설치하고 새도우마스크(5)의 기준홀 위에 있는 카메라(16)가 위치데이타를 관측하게 된다. 이때 관측홀(14)에 형광체가 도포되어 있다면 상기의 ICM 작업이 불가능하게 되는 것이다.

스크린 프린팅을 이용한 평면 칼라 음극선관의 형광막 제조 방법은 다음과 같다. 우선 BM(12)은 상기 감광성 포토레지스트를 이용한 형광막 제조 방법과 동일한 방법이나 기타 다른 방법에 의해 형성될 수 있다. 그러나 형광막은 노광공정을 사용하지 않고 스크린마스크(8)를 사용하여 직접 인쇄하여 형성하게 되는데, 여기서는 녹색 형광막을 예를 들어 설명하도록 하겠다.

먼저 도 5a와 같이 BM(12)이 형성된 패널(1) 위에 형성하고자 하는 녹색 형광막의 패턴이 형성되어 있는 스크린마스크(18)를 두고 녹색 형광체 페이스트(17)를 스퀴지(19)를 이용하여 일정한 압력을 가하여 패널(1)로 밀어내면 (11-G)와 같은 녹색(Green) 형광막이 형성된다. 청색(Blue)과 적색(Red)의 형광막(11-B, 11-R)도 상기와 같은 방법으로 형성할 수 있다. 도 5b는 스크린 프린팅 기법에 의해 형성된 스크린을 나타낸 것이다. 상기와 같은 스크린 프린팅 기법을 이용하면 형광체의 사용량을 줄일 수 있고, 형광막 형성 과정도 간단하므로 경제적인 생산이 가능하다.

그런데 상기 스크린 프린팅 기법으로 형광막을 형성할 경우, 각 BM(12) 사이의 형광막 형성부에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광막이 정확하게 일치하는 것이 매우 중요하다. 만일 형성하고자 하는 색의 위치가 이동되어 타색의 색 범위를 침범하는 혼색 불량이 발생하면 색순도가 저하되고 전체적인 색의 균일도가 떨어지는 등 스크린에 있어서 치명적인 불량이 야기된다. 따라서 스크린 프린팅 기법에 있어서 BM과 형광막의 얼라인은 매우 중요하다.

도 6은 상기 스크린 프린팅 기법을 사용할 경우의 BM과 형광막의 얼라인 방법을 나타낸 것이다. 도 6a와 같이 BM(12)이 형성된 패널(1)에 적색(Red)을 인쇄한다고 가정하면, 먼저 적색(Red)를 인쇄하기 위해 도 6b와 같은 적색(Red)용 스크린마스크(18)가 준비되어야 한다. 상기 스크린마스크는 전체적으로 BM 상의 적색(Red)의 위치에 정확하게 인쇄가 가능하도록 그 패턴이 형성되어 있으나, 실제로 인쇄 전에 그 위치를 정확하게 맞추어야 한다. 먼저 도 6c와 같이 아무것도 형성되어있지 않은 패널 상에 스크린마스크(18)를 이용하여 최초의 얼라인을 위한 인쇄를 실시한다. 그 다음 도 6d와 같이 카메라(16)의 위치를 특정한 얼라인홀과 일치시켜 놓고, 도 6e와 같이 실제로 인쇄할 패널의 BM(12)상에 형성된 얼라인홀을 상기 카메라에 일치시켜 인쇄를 실시한다.

그런데 실제로 평면 칼라 음극선관의 인쇄에 상기와 같은 얼라인을 적용하는 데에는 문제점이 있다. 현재 패널의 BM(12)상에 형성되어 있는 얼라인 홀은 상기 설명한 것과 같이 사인슬롯(13)과 기준홀(14)이 있다. 그런데 앞서 기술한 바와 같이 기준홀(14)의 경우는 새도우마스크(5)를 부착할 때 상기 새도우마스크 얼라인에 이용하여야 하므로 여기에 형광체 도포가 될 경우 새도우마스크의 얼라인이 어려워진다. 즉, 도 4와 같이 BM(12)의 기준홀 데이타를 관측하기 위해서는 상기 기준홀(14) 아래에 조명을 설치하고 상기 홀을 통해 투과된 빛으로 카메라(16)가 위치 데이터를 관측하게 된다. 따라서 상기 기준홀(14)에 형광체가 도포되어 있다면 상기의 ICM 작업이 불가능하게 되는 것이다.

또한 사인슬롯(13)을 얼라인홀로 이용하는 것도 문제가 있다. 카메라로 위치 데이터를 관측할 때, 특정한 얼라인홀로 조명을 조사하였을 때 카메라에 비추어지는 상과 그 상을 제외한 나머지 부분의 명암차이를 이용하게 된다. 그런데 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 3색의 사인슬롯(13)은 근접하여 위치하고 있기 때문에 BM상에서 R, G, B 각각 따로 그 위치정보를 알아내는 것은 한계가 있다. 또한 3색을 연속 작업시 각 색을 인쇄하는 공정을 거칠 때마다 BM 상의 사인슬롯에는 각 색의 인쇄가 행해지므로, 카메라로 위치 정보를 알아낼 때 형광체 발광영역, BM, BM이 도포되지 않은 다른 색의 사인슬롯을 구분하는 것이 어렵다.

또한 상기 기준홀(14), 사인슬롯(3)은 패널 주변부상에 형성되어 있는 BM(12)의 각 변 중앙에 위치하고 있는데, 이것 또한 BM과 형광막의 얼라인의 어려움을 야기시킨다. 왜냐하면 스크린 프린팅에 사용하는 스크린마스크(18)에 도 6b와 같은 각 색의 형광막 패턴으로 인쇄를 할 경우 패널 상에 실제로 형성된 형광막 패턴은 스크린마스크(18) 상의 패턴보다는 약간 상이한 위치로 인쇄가 된다. 이는 스크린마스크(18)로 프린팅할 때 스퀴지(19)의 압력에 의해 스크린마스크 상의 패턴이 변형되기 때문이다. 따라서 상기와 같은 변형을 고려하여 스크린마스크를 설계해야 한다. 또한 상기 변형은 스크린의 센터부보다 코너부에서 더 많이 발생하므로스크린 프린팅 시 센터부에서의 얼라인보다는 코너부에서의 얼라인이 더욱 중요하다. 그런데 상기 기준홀(14), 사인슬롯(3)은 패널 주변부상에 형성되어 있는 BM(12) 중앙에 위치하고 있기 때문에, 상기 기준홀과 사인슬롯에 의한 얼라인은 센터부를 기준으로 실시하게 되므로 코너부에서 BM과 형광막의 불일치가 발생할 확률이 높다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 형광면 코너부의 블랙매트릭스 상에 스크린마스크 얼라인을 위한 홀을 형성하여 R, G, B 3색의 형광체를 정확하게 형성함으로써 음극선관의 품질을 향상시키기 위한 칼라 음극선관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 평면 칼라 음극선관의 구조도,

도 2는 일반적인 평면 칼라 음극선관의 스크린 구조도,

도 3a는 종래의 스크린 구조의 상세도,

도 3b는 종래의 블랙매트릭스용 노광 스크린마스크의 구조도,

도 3c는 종래의 녹색(Green)형광막용 노광 스크린마스크의 구조도,

도 4는 ICM 공정에서의 얼라인 방법을 나타낸 도,

도 5a 내지 도 5b는 스크린 인쇄를 이용한 형광막 형성방법을 나타낸 도,

도 6a는 종래의 블랙매트릭스가 형성된 패널의 형상을 나타낸 도,

도 6b는 종래의 적색(Red)형광막 인쇄용 스크린마스크 패턴을 나타낸 도,

도 6c는 도 6b의 스크린마스크로 최초 얼라인을 위한 인쇄를 실시한 패널의 형상을 나타낸 도,

도 6d는 도 6c에서 인쇄된 적색(Red)형광막을 기준으로 카메라를 세팅하는 모습을 나타낸 도,

도 6e는 적색(Red) 형광막을 인쇄하기 위해 블랙매트릭스와 카메라를 얼라인하는 모습을 나타낸 도,

도 6f는 적색(Red)형광막이 인쇄된 패널의 형상을 나타낸 도,

도 7a는 본 발명의 스크린 구조도,

도 7b는 본 발명의 적색(Red) 형광막 인쇄용 스크린마스크 패턴을 나타낸 도,

도 7c는 도 7b의 스크린마스크로 최초 얼라인을 위한 인쇄를 실시한 패널의 형상을 나타낸 도,

도 7d는 도 7c에서 인쇄된 적색(Red)형광막을 기준으로 카메라를 세팅하는 모습을 나타낸 도,

도 7e는 적색(Red)형광막을 인쇄하기 위해 블랙매트릭스와 카메라를 얼라인하는 모습을 나타낸 도 및

도 7f는 적색(Red)형광막이 인쇄된 패널의 형상을 나타낸 도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 패널 5 : 새도우마스크

10 : 얼라인홀 11 : 형광막

12 : 블랙매트릭스 13 : 사인슬롯

14 : 기준홀 18 : 스크린마스크

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 내면에 복수의 블랙매트릭스를 형성하며 상기 블랙매트릭스와 블랙매트릭스 사이에 R, G, B의 형광체를 도포한 형광면을 갖는 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 펀넬의 네크부에 장착되어 상기 형광면을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색 선별 역할을 하는 새도우마스크를 포함하는 칼라 음극선관에 있어서, 아이씨엠(ICM) 공정 중 새도우마스크를 얼라인(Align)하기 위한 기준홀과, 화면 조정을 위한 사인슬롯과, 적어도 두 개의 스크린마스크 얼라인홀이 상기 형광면의 블랙매트릭스 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스크린마스크 얼라인홀의 형상이 십자형 또는 원형인 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는 상기 스크린마스크 얼라인홀이 상기 패널 코너부의 블랙매트릭스 상에 형성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

상술한 바와 같이 종래의 BM상에 형성된 얼라인홀의 경우, 기준홀(14)은 새도우마스크(5)의 부착 공정시 이용되므로 형광체가 도포되면 새도우마스크 부착이 문제가 있고, 사인슬롯(13)의 경우 R, G, B 3색의 사인슬롯(13)이 서로 근접하여 위치하고 있어서 BM 상에서 R, G, B 각각의 위치 정보를 알아내는 것은 한계가 있다. 또한 3색의 연속 작업시 각 색을 인쇄하는 공정을 거칠 때마다 BM 상의 사인슬롯에는 각 색의 인쇄가 행해지므로 카메라로 형광체 발광영역, BM, BM이 도포되지 않은 다른 색의 사인슬롯을 구분하는 것이 불가능해지는 문제점이 있다. 게다가 상기 두 얼라인홀은 패널 주변부 각 변의 센터에 있어서 특히 스크린 인쇄시 발생하는 코너부의 스크린마스크(18)의 변형에 대한 대응이 곤란하다.

따라서 본 발명은 별도의 얼라인홀을 칼라 음극선관의 스크린 코너부에 형성하여 스크린 프린팅을 실시함으로써 BM과 R, G, B 삼색의 형광막의 일치정도를 높여 고품질의 칼라 음극선관 제조가 가능하도록 하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에 의한 BM이 형성된 스크린의 형상을 도 7a에 도시하였다. 즉, 본 발명의 스크린 구조는 종래의 사인슬롯(13), 기준홀(14) 이외에 스크린의 코너부에 스크린 인쇄용 얼라인홀(10)이 형성되어 있다. 상기 스크린 인쇄용 얼라인홀(10)은 도 3b에 도시된 종래의 BM용 스크린마스크의 코너부에 간단히 형성할 수 있다. 본 발명의 스크린을 이용한 형광막 제조 방법은 다음과 같다. 예를 들어 도 7a와 같이 BM(12)이 형성된 패널에 적색(Red)을 인쇄하려면 우선 도 7b와 같은 형태의 적색(Red) 인쇄용 스크린마스크(18')가 있어야 한다. 또한 상기 스크린마스크(18')에는 BM상의 얼라인홀(10)과 얼라인할 수 있도록 스크린 프린팅용 얼라인홀(10')이 형성되어 있어야 한다. 그러나 상기 스크린마스크(18')의 스크린 프린팅용 얼라인 홀(10')은 BM상의 스크린 프린팅용 얼라인 홀(10)과 일치하지는 않는다. 상기 두 얼라인홀(10과 10')의 위치가 일치할 경우 적색(Red) 인쇄 후, 스크린마스크 상의 얼라인홀(10')을 통과하여 인쇄된 적색(Red) 형광체가 BM상의 스크린 인쇄용 얼라인홀(10)을 막아버려서 다음 형광체 인쇄시 얼라인하기 어렵기 때문이다.

본 발명의 얼라인홀을 이용한 얼라인 방법은 다음과 같다. 먼저 도 7c와 같이 인쇄된 패널 상의 얼라인홀(10")의 위치를 도 7d와 같이 카메라를 이용하여 읽는다. 그런 다음 도 7e와 같이 인쇄를 실시할 BM이 형성된 패널을 투입하고 BM상의 얼라인홀(10)의 위치와 이미 인쇄된 얼라인홀(10")의 위치를 정확하게 얼라인한다. 즉, BM 상의 얼라인홀(10)을 기준으로 인쇄된 얼라인홀 즉, 이후 계속 인쇄를 실시할 부분(10")이 어느 위치에 있어야 적색(Red)이 제자리에 정확하게 인쇄될 것인지 위치를 찾는 것이다. 상기의 작업이 끝나면 도 7f와 같이 BM이 형성된 패널에 스크린 인쇄를 실시한다. 녹색(Green), 청색(Blue)도 상기 적색(Red)과 같은 방법으로 차례로 인쇄를 하면 된다.

본 발명의 얼라인홀(10, 10', 10")의 모양은 자유롭게 선택할 수 있으며 주로 십자형이나 원이 이용된다. 또한 얼라인 홀의 위치도 임의로 설정될 수 있으며, 화면의 센터부보다 주변부의 위치 이동이 심한 스크린 프린팅 공정의 특성상 패널 코너부의 블랙매트릭스 상에 형성하는 것이 바람직하다.

이상에서 기술한 바와 같이 본 발명은 칼라 음극선관에 있어서 형광면 코너부의 블랙매트릭스 상에 스크린마스크 얼라인을 위한 홀을 형성함으로써 R, G, B 3색의 형광체를 정확하게 형성할 수 있다. 특히 본 발명의 얼라인홀을 패널 코너부의 블랙매트릭스 상에 형성함으로써 스크린 프린팅 공정중 화면의 위치 이동이 심한 주변부에 형광체를 보다 정확하게 형성할 수 있으므로 색순도를 높이고 음극선관의 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 내면에 복수의 블랙매트릭스를 형성하며 상기 블랙매트릭스와 블랙매트릭스 사이에 R, G, B의 형광체를 도포한 형광면을 갖는 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 펀넬의 네크부에 장착되어 상기 형광면을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색 선별 역할을 하는 새도우마스크를 포함하는 칼라 음극선관에 있어서,

   아이씨엠(ICM) 공정 중 새도우마스크를 얼라인(Align)하기 위한 기준홀과, 화면 조정을 위한 사인슬롯과, 적어도 두 개의 스크린마스크 얼라인홀이 상기 형광면의 블랙매트릭스 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스크린마스크 얼라인홀의 형상이 십자형 또는 원형인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 스크린마스크 얼라인홀이 상기 패널 코너부의 블랙매트릭스 상에 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.