KR100468428B1 - 음극선관용 형광면 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관용 형광면에 관한 것으로서, 음극선관의 제작과정에서 패널의 내측면에 형성되어질 형광면을 설계함에 있어 BM막의 두께를 최적화하여 형성시킴으로서 전자빔의 타색발광에 의한 화이트 균일성을 개선하고, 이에따라 칼라 음극선관의 품질 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하기위한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은 패널의 내측면에 BM 및 R,G,B형광체를 도포함으로 소정 두께로 형성되어지는 음극선관용 형광면에 있어서, 상기 BM막의 두께(B)는 BM막의 폭(C) 및 형광체(PH)의 두께(A)에 대해 "B ≥A-(C/4)"의 식을 만족하도록 설계되어짐을 특징으로 하게된다.

Description

음극선관용 형광면{PHOSPHORESCENCE LAYER FOR CRT}

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크린 내측면에 형성되어 전자빔의 타격에 의해 해당 형광빛을 발광시킴으로 스크린상에 화상을 구현하게 되는 형광면의 BM막 두께를 최적화하여 전자빔의 타색발광에 의한 화이트 균일성을 개선하기 위한 형광면에 관한 것이다.

일반적으로 칼라 음극선관(CRT)은 전자총으로부터 방사된 전자빔이 등속운동을 하며 스크린의 내측면에 일정 패턴으로 형성된 형광면을 타격함으로서 형광체를 발광시켜 화상을 구현하게 되는 것으로, 패널의 내측에는 형광면과 일정간격을 유지하는 박막의 섀도우 마스크가 별도의 지지 구조체에 의해 일정량의 인장력이 유지된 상태에서 결합되어 전자빔의 색선별 역할을 수행하게 된다.

이러한 음극선관의 일례로서 도 1에 도시된 평면형 칼라 음극선관의 구성을 살펴보기로 한다.

상기 칼라 음극선관은, 외측면에 방폭유리(2)가 고정되어있고 내측면에는 적(R), 녹(G), 청(B) 3가지색의 형광체에 의해 형광면(1)이 형성되어 있는 패널(3)과, 패널(3)의 후방에 결합되어 내부진공을 이루는 펀넬(4)과, 펀넬(4)의 네크부(5) 내에 봉입되어 R,G,B 3개의 전자빔을 방사하는 전자총(7)과, 패널(1)의 내측에 결합되어 전자빔의 색선별 기능을 하는 마스크(8)와, 상기 마스크(8)에 인장력을 부가하고 패널(3) 내측면과 일정간격을 유지하도록 지지하는 레일(9)이 프리트 글라스에 의해 패널(3)면에 융착고정된다.

상기에서 형광면(1)을 좀더 상세히 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이 초기의 형광면은 R,G,B 형광체가 일정간격으로 도포되어 있었으나, 현재는 콘트라스트(Contrast)와 색순도 여유도를 개선한 BM(Black Matrix;12)방식이 개발되어 널리 사용되고 있다. 이것은 우선 화면에 흑연이 주성분인 BM(12)을 약 1㎛정도의 두께로 R,G,B 삼색의 자리를 구성하고, 상기의 각각의 자리에 R,G,B 형광체를 순차적으로 구성하게 되는데, 이때 각각의 형광체는 형광체 입자 사이즈의 약 2.5배인 12㎛정도의 두께를 가지게 된다. 그 위에 알루미늄(Al)막을 증착 형성하여 형광면을 완성하게 된다. 상기에서 알루미늄막(13)을 형성하는 이유는 후면으로 방사되는 빔을 다시 전면으로 반사하게하여 휘도 성능을 향상시키기 위함이다.

이와같은 Al막(13)의 빔 반사효과는 불가피하게 타색의 발광을 초래하기도 한다. 상세 설명을 하자면 전자빔에 의한 에너지에 의해 R,G,B형광체에서는 일정 파장을 가진 빛(즉, 일정색을 나타내는)을 방사하게 되는데, 이때 빛은 일정 방향성을 가지지 않은채로 임의의 방향성을 가지고 방사하게 된다. 따라서, 도 3에 도시된 바와같이 후면에 방사되는 일부의 빛은 이웃 형광체의 영역으로 반사되어 형광체 사이를 통하거나, 형광체에 반사되어 이웃 형광체의 자리에서 발광하여 스크린상에 나타나게 된다. 이것은 제조된 형광면DML 수준에 따라 상당한 양의 차이가 발생하는데, 형광체의 폭이나 BM-PH(Phosphor)의 일치 정도에 따라 타색 발광하는 양의 차이가 발생한다.

이와같이 이웃의 자리에서 발광하는 빛은 이웃자리의 색 순도를 떨어뜨리거나 자기색에도 영향을 미쳐 CRT의 색 균일성을 악화시키는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, BM막의 두께를 최적화 하여 Al막에 반사되어 이웃 형광체 영역으로 입사 및 발광하는 빛의 양을 제어토록 하는데 목적이 있다.

상기 목적은, 패널의 내측면에 BM 및 R,G,B형광체를 도포함으로 소정 두께로 형성되어지는 음극선관용 형광면에 있어서, 상기 BM막의 두께(B)는 BM막의 폭(C) 및 형광체(PH)의 두께(A)에 대해 "B ≥A-(C/4)"의 식을 만족하도록 설계되어짐을 특징으로 하는 음극선관용 형광면 구조를 통해 이룰 수 있게된다.

도 1은 일반적인 평면 음극선관의 분리 사시도.

도 2는 음극선관에 형성되어지는 형광면 구조를 도시한 것으로서,

도 2a는 형광면 평면도.

도 2b는 형광면 단면도.

도 3은 종래 기술에 따른 형광면을 확대한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 형광면을 확대한 단면도.

도 5는 형광면에서의 빛 반사상태를 나타낸 모식도.

도 6은 상기 빛의 반사현상을 기하학적으로 나타낸 도면.

도 7은 BM막 두께에 따른 빛 반사거리를 나타낸 그래프도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 형광면 2 : 방폭유리

3 : 패널 4 : 펀넬

5 : 네크부 7 : 전자총

8 : 섀도우마스크 12 : BM

13 : 알루미늄막 R,G,B : 적,녹,청 형광체

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

한편, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 일반적인 구성요소에 대해서는 종래와 동일한 도면부호를 부여하여 표기하기로 한다.

입자에서 방사되는 빛은 임의의 방향성을 가지며 통상의 정규 분포를 따르는 양으로 방사된다고 알려져 있다. 본 실시예에서는 형광체에서 방사되는 빛이 Al막(13)에 반사되어 인접의 형광체 자리에서 발광하는 것을 BM막(12)으로 차단하고자 한다.

따라서, 도 5에서와 같이 임의의 빛 하나의 방사경로를 유추해 볼 수 있으며, 통상적으로 발광하는 빛의 중심을 기준으로 정규 분포를 따르는 경향이 강하다. 결국, 어떤 방사각으로 얼마의 양인지는 모르지만 발생하지 않을 최소한의 빛의 경로를 도 5에서 나타내고 있다고 할 수 있다.

또한, 통상적으로 형광체의 폭은 인접 형광체와 접촉하는 즉, 피치(Pitch)만큼의 폭을 가지는 것이 빛의 혼색이나 결색의 유도를 가장 크게 하므로 피치와 동일한 폭을 가지는 경우가 맣다.

그러므로 최외곽 빛의 출발점을 BM막의 중심이라고 유추 할 수 있다. 이러한 원리를 좀더 간단하고 기하학적으로 표현하면 도 6과 같다.

여기서 다른 인접 형광체 자리에서 발광하지 않을 조건은 반사되는 빛이 BM막의 폭 내에 존재하는 것이다. 즉, D가 C/2보다 적거나 같은 조건이다. 또한, D는 A-B와 방사각을 알면 간단하게 구할 수 있다.

C/2 ≥D

∴

상기 수학식에서 A는 PH(형광체)두께, B는 BM두께, C는 BM막의 폭, D는 빛이 이동하는 수평거리를 각각 나타낸다.

여기서 알고자 하는 것은 B, 즉 BM의 두께이므로,

이때 수학식1의 BM막의 폭이 D보다 크면 그 빛은 BM막을 벗어나지 못하므로, 최소 D폭이 되면 된다. 따라서, BM막의 폭의 최소 만족식은,

가 된다.

본 발명의 BM두께 최적화를 위한 공식은 상기 수학식4와 같으나, 상기에서 언급한 바와 같이 방사각에 따른 방사량을 정량적으로 알기는 쉽지않다. 또한 A(PH 두께)와 C(BM막의 폭) 인자는 품질에 미치는 영향이 크므로 이를 수정할 수는 없다. PH 두께는 사용 형광체의 입자 사이즈와 발광 효율과의 상관성에 따라 설계되고, BM막의 폭은 퓨리티 유도와 발광 휘도의 설계값에 따라 미리 설계되어 결정된다.

그러나, BM막 두께는 상기의 특성 설계와의 상관성이 거의 없으므로 변경가능하다. 따라서, 본 발명에서는 BM막 두께를 최적화 하기 위해 BM막 두께에 의한 이웃 형광체 자리에의 발광 정도를 실험으로 평가하여 규격을 설정하고, 상기 도출된 계산식과 비교하여 방사각을 알아 내었다.

이하에서는 그 과정을 살펴보기로 한다.

실험결과 하기 표1의 결과를 얻을 수 있었는데, 이 실험은 17" 0.24mm 스트라이프 피치인 모델에서 실시되었고, BM두께를 제외한 스크린 규격은 동일한 조건(BM막 30㎛, PH폭 80㎛, BM폭 50㎛, PH두께 12㎛, BM-PH어긋남 5㎛이하)상태에서 BM막의 두께만을 1mm∼9mm로 변경하면서 제작하였다.

BM두께(㎜)	1	2	3	4	5	6	7	8	9
평가결과	NG	NG	Accept	Good	Good	Good	Good	Good	Good

상기 실험결과를 살펴보면, BM 두께는 3mm 까지는 인접 형광체 자리에서 형광체가 발광하여 타색 비침으로 나타나고 있으나, 4mm는 아주 약하게 나타나고, 5mm부터는 전혀 발생하지 않았다.

또한, 하기 표2는 스트라이프의 사이드에 존재하는 형광체에서 방사되는 모든 빛에서 45도 이상의 방사각을 가지는 빛들은 충분한 양이 되지 못한다고 가정하여 최대 반사각을 45도로 규정하여 각각의 BM 두께에서 45도 방사되는 빛이 이웃하는 PH자리에 침투되는지를 계산한 결과이다.

BM두께(㎜)	1	2	3	4	5	6	7	8
A-B(㎛)	10.5	9.5	8.5	7.45	6.45	5.45	4.45	3.45
빛 반사거리(θ)	21	19	17	14.9	12.9	10.9	8.9	6.9
판정	NG	NG	NG	OK	OK	OK	OK	OK

상기에서 BM폭은 30㎛, PH의 입경은 4.5㎛, PH의 두께는 11.5㎛이다.

그 결과 [표 1]에서의 실험과 동일하게 4mm부터는 이웃의 PH자리에 입사되지 않는 것으로 나타나고 있다.

이와같은 시뮬레이션과 실험의 결과에서 하기 수학식5를 유추하게 되었다.

즉, B ≥A-{C/(tan45*4)}에서, tan45는 1이므로,

B ≥A-(C/4)

상기 식은 19"와 21"에서도 동일한 결과를 얻을 수 있었다.

따라서, 본 발명의 실시예로서 4mm의 BM막 두께로 튜브를 제작하였으며, 그 결과 이웃 PH형광체 자리에의 발광 문제는 완전히 해결되어 화면전체에서의 색 균일성을 향상시킬 수 있게됨을 알 수 있었다.상기와 같은 조건을 만족하는 블랙매트릭스 막 형성방법은 종래의 블랙매트릭스 막 형성방법과 같이 먼저, 세정된 패널 전면에 감광성 수지용액을 도포하여 감광성 수지막을 형성 한 후 건조한다. 이후 상기 건조된 수지막에 마스크를 덮고 사진식각공정에 의해 감광성 수지막을 소망의 패턴으로 형성하고, 형성된 패턴 상부 전면에 흑연을 도포한다.이때, 상기 블랙매트릭스 막 두께(B)인 흑연막 두께는 스핀방식으로 도포가 되는데, 흑연막 두께 조절은 RPM조절기나 흑연의 입자크기를 조절하여 가능하다.이후 도포된 흑연을 건조하여 흑연막을 형성시키고, 상기 감광성 수지막을 고압에칭하여 제거함으로써 흑연막의 남은 패턴에 의한 최종의 블랙매트릭스 막을 형성하게 된다.

이상에서 살펴본 바와같은 본 발명은, 형광면을 설계함에 있어 BM막의 두께를 최적화하여 형성시킴으로서 전자빔의 타색발광에 의한 화이트 균일성을 개선시키고, 이로인해 칼라 음극선관의 품질 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 나타낼 수 있게된다.

Claims (1)

1. 패널 내측면에 일정한 간격으로 형성된 블랙매트릭스(BM)막과 상기 블랙매트릭스(BM)막 사이에 소정의 두께로 R, G, B형광체 막과 상기 R, G, B형광체 막 상부에 알루미늄 막이 형성되어지는 음극선관용 형광면에 있어서,

   상기 블랙매트릭스(BM)막은 상기 패널 내측면에 감광성 수지막을 도포하여 건조한 후, 사진 식각 공정으로 소정을 패턴을 형성하고, 상기 패턴 상부에 스핀방식으로 흑연을 도포하여 형성되고,

   상기 블랙매트릭스(BM)막의 두께는 블랙매트릭스(BM)막의 폭(C) 및 형광체 (PH)의 두께(A)에 대해 "B ≥ A-(C/4)"의 식을 만족하도록 설계되어짐을 특징으로 하는 음극선관용 형광면.