KR100515820B1 - 지지체 부착형 안료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지지체 부착형 안료에 관한 것이다. 필터 형성용 안료 입자가 지지체 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 지지체 부착형 안료는, 형광체 입자 사이에 끼어들기 어려울 뿐만 아니라 비중이 가벼워 세정이 용이하다. 따라서, 본 발명의 안료 입자를 이용하면, 동시 노광법을 이용하여 필터막 및 형광막을 형성하기 용이하며, 이에 따라 얻어지는 스크린의 색순도 및 콘트라스트가 우수하다.

Description

지지체 부착형 안료{Pigment attached to a support}
본 발명은 지지체 부착형 안료에 관한 것으로서, 상세하게는 음극선관의 형광막 형성 공정에서 형광체 입자 사이에 끼어들기 어려울 뿐만 아니라 비중이 가벼워 세정이 용이한 지지체 부착형 안료에 관한 것이다.
일반적으로 칼라 음극선관 스크린에는 녹색, 청색 및 적색 발광 형광체 패턴이 도트 또는 스트라이프의 형태로 규칙적으로 배열되어 있다. 각 형광체 패턴 사이에는 스크린의 콘트라스트, 색순도 등을 향상시키기 위하여 블랙매트릭스가 형성되어 있다. 전자총으로부터 이러한 스크린 상에 전자가 조사되면, 형광체가 발광하여 화상이 실현된다.
음극선관의 스크린에 있어서 요구되는 성질은 여러 가지가 있으며, 콘트라스트와 휘도는 그중 중요한 특성이다. 콘트라스트와 휘도는 그 중요성에도 불구하고, 각각의 특성을 높이려 할 경우 다른 특성에 좋지 않은 영향을 미치는 문제점이 있다. 예를 들면, 형광체를 형성하는 글래스 패널은 투과도에 따라 다크틴트(dark-tint), 세미틴트(semi-tint), 클리어틴트(clear-tint)로 대별되며, 각각은 투과도가 40∼50%, 50∼60% 및 80∼90%이다. 이와 같이 투과도가 서로 다른 패널을 이용할 경우, 이로 인하여 콘트라스트와 휘도에 미치는 영향은 서로 반비례한다. 즉, 다크틴트 글래스 패널에 형광막을 형성하면 외부의 빛은 다크 글래스에 흡수되어 콘트라스트는 향상되지만, 형광체에 의해 여기된 빛도 글래스에 흡수되어 휘도는 떨어지게 된다. 반대로 클리어틴트 패널에 형광막을 형성할 경우 형광체에 의해 여기된 빛의 대부분은 글래스를 투과하여 휘도가 높지만, 외부의 빛도 패널에 의해 흡수되지 못하여 콘트라스트가 떨어지게 된다.
이에 따라, 콘트라스트와 휘도를 동시에 향상시키는 방법에 대한 연구가 진행되었으며, 그 결과 형광체 패턴에 대응하는 위치에 필터막을 형성하는 방법이 제안되었다. 필터막은 외부의 빛을 흡수하여 콘트라스트를 향상시키면서도, 형광체에 의해 여기되는 빛에 대해서는 불필요한 파장만을 선택적으로 흡수하므로 휘도 감소 효과는 적기 때문이다. 따라서, 필터막을 형성하면, 필터막이 형성되지 않은 경우와 동일한 콘트라스트일 경우 휘도가 20∼30% 향상되는 것으로 알려져 있다.
일반적으로 필터막을 채용할 경우, 형광막 형성은 적색, 녹색 및 청색 필터막을 순차적으로 형성한 다음, 각각의 필터막 상에 적색, 녹색 및 청색 발광 형광체 패턴을 형성하는 공정을 통하여 이루어졌다. 이 경우, 형광막 형성 공정이 길어져 제조 비용이 상승하고, 불량율이 높아지는 단점이 있다.
이러한 문제점에 따라 적색, 녹색 및 청색 필터막을 모두 형성한 다음, 형광체 패턴을 형성하지 않고, 필터막과 형광체 패턴을 동시에 형성하는 방법(이하, "동시 노광법"이라 칭함)이 제안되었다. 이러한 방법은 어느 특정 색의 필터막 형성용 안료 조성물과 형광체 슬러리를 순차적으로 도포한 다음, 동시에 노광하는 것이다. 동시 노광법을 이용할 경우, 필터막을 형성하지 않는 경우처럼, 제조 공정이 간단해지는 장점이 있다.
그러나, 동시 노광법을 이용할 경우, 안료의 일부가 다른 색의 형광체 패턴에 잔류하게 된다. 안료의 입경은 형광체의 입경에 비해 상대적으로 매우 작아서, 안료가 형광체 입자 사이에 끼어드는 현상이 발생하기 때문이다. 또한, 안료 입자는 비중이 크고 표면 부착력이 커서 세정 공정을 통하여 제거되기 어렵기 때문에, 다른 색의 형광체 패턴에 잔류하기도 한다. 이러한 경우, 형광체의 색순도가 좋지 않게되는 문제점이 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 동시 노광법에 따라 필터막과 형광체 패턴을 형성하기 용이한 안료를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 필터막 형성용 안료 입자가 지지체에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 지지체 부착형 안료가 제공된다.
상기 지지체는 유기 입자 또는 무기 입자이며, 상기 지지체와 상기 안료 입자의 중량비는 1:10 내지 10:1인 것이 바람직하다.
본 발명에 따라, 지지체 부착형 안료를 이용하여 동시 노광법에 의해 필터막을 형성할 경우, 안료의 입자가 형광체 입자 사이에 들어가는 문제점이 크게 줄어들 뿐만 아니라, 비중이 가벼워서 세정이 용이하다는 장점이 있다.
본 발명에서 사용되는 안료는 통상적인 적색, 청색 또는 녹색 안료이며, 그 입경은 5 내지 500nm이다. 지지체는 입경이 20 내지 2000nm인 것이 바람직하다. 지지체로는 유기 또는 무기 입자가 사용가능하다. 지지체가 유기 입자일 경우에는 지지체 자체의 비중이 작아서 세정 공정을 통하여 안료입자를 제거하기 용이하며, 안료 입자가 형광체 입자 사이에 끼어들기 어렵다. 한편, 안료 입자는 일반적으로 전하를 띠기 때문에 형광체 입자에 부착되려는 경향이 있어서, 다른 색을 띠는 형광체 입자에 부착할 수 있다. 이러한 문제점은 무기 입자를 지지체로 이용할 경우 안료 입자를 중화시켜 해결할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 지지체로 사용되는 유기 또는 무기 입자의 종류는 각각의 지지체에 부착된 안료의 색과 동일하거나 백색인 것이고, 전자가 조사될 경우 각각의 지지체에 결합된 안료의 색과 다른 파장의 빛을 방출하는 것이 아니라면 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 녹색 안료와 결합되는 지지체는 녹색 또는 백색이고, 녹색 파장 이외의 빛을 방출하는 형광 물질이 아닐 경우 사용가능하다.
본 발명에 있어서, 적색, 청색 또는 녹색 안료와 지지체를 부착하는 방법은 혼합 및 교반을 통하여 간단하게 이루어질 수 있다. 예를 들면, 녹색 안료와 지지체를 바인더와 함께 교반기에 넣고, 코아세르베이션(coacervation)시키면 지지체 부착형 녹색 안료가 얻어진다. 지지체 부착형 적색 또는 청색 안료도 동일한 방법으로 제조된다.
상술한 바와 같은 방법으로 제조되는 지지체 부착형 안료는 지지체 (1) 표면에 안료 (2)가 코팅되어 있거나(도 1), 또는 지지체 (11)와 안료 (12)가 상호 결합되어 있을 수 있다(도 2). 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 지지체 부착형 안료는 안료에 비해 입경이 큰 지지체를 사용할 경우에 얻어질 수 있으며, 도 2에 도시되어 있는 지지체 부착형 안료는 지지체와 안료가 서로 비슷한 크기일 경우에 얻어진다.
본 발명의 지지체 부착형 안료에 있어서, 지지체와 안료의 중량비는 1:10 내지 10:1이 바람직하다. 지지체의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 본 발명의 효과가 미미하여 안료 입자가 형광체 입자 사이에 끼어들거나, 세정이 어렵다는 문제점이 있다. 반면, 상기 범위를 초과하는 경우에는 이를 이용하여 형성된 필터막의 콘트라스트 향상 효과는 미미하다는 문제점이 있다.
전술한 바와 같은 공정을 통하여 지지체 부착형 안료가 제조되면, 폴리비닐알콜, 분산제 및 물 등과 혼합한 다음, 혼합물을 볼밀링하여 필터 형성용 안료 조성물을 제조한다. 이어, 블랙매트릭스 패턴이 형성된 패널에, 안료 조성물과 형광체 슬러리를 도포, 건조한 다음, 노광 및 현상하는 공정을 통하여 도트 또는 스트라이프 형태의 필터막 및 형광체 패턴을 형성한다. 이와 같은 공정을 반복하면, 적색, 청색 및 녹색 필터막 및 각각의 필터막 위에 적색 발광 형광체, 청색 발광 형광체 및 녹색 발광 형광체 패턴이 형성된 스크린이 제조된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 효과에 대하여 설명하되, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
젤라틴 용액에 평균입경이 100nm인 적색 안료(Fe2O3)(상품명: 벤가라) 5g을 넣고 교반하여 적색 안료 분산액을 제조하였다. 아라비아 고무 용액에 평균입경이 100nm인 이산화티타늄 입자 5g을 넣고 교반하여 지지체 분산액을 제조하였다. 이렇게 하여 얻어진 두종류의 분산액을 적색 안료와 지지체의 중량비가 1:1이 되도록 혼합하고 교반한 후, 침전물을 분리하여 지지체 부착형 적색 안료를 얻었다.
이어서, 청색 안료 입자(CoO·xAl2O3)(상품명: 코발트 블루) 및 녹색 안료 입자(Zn,Co,Ti,Cr의 산화물)를 이용하여, 상기 지지체 부착형 적색 안료와 동일한 제조 방법으로 지지체 부착형 청색 안료 및 지지체 부착형 녹색 안료를 얻었다.
계속하여, 상기 지지체 부착형 안료들을 이용하여 동시 노광법에 따라 필터막과 형광체 패턴을 음극선관 패널(투과율 82%)에 형성하였다. 이어서, 통상적인 방법에 따라 음극선관을 제조하여 휘도 및 콘트라스트를 측정하였다. 이렇게 하여 제조된 음극선관의 색순도를 측정한 결과를 표 1에, 휘도 및 콘트라스트를 표 2에 나타내었다.
실시예 2
지지체로서 이산화티타늄 대신에 폴리메틸메타크릴레이트를 사용하며 안료와 지지체의 중량비를 1:3이 되도록 하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 지지체 부착형 안료를 제조하였다. 이어, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 음극선관을 제조하였다.
이렇게 하여 제조된 음극선관의 색순도를 측정한 결과를 표 1에, 휘도 및 콘트라스트를 표 2에 나타내었다.
실시예 3
지지체로서 이산화티타늄 대신에 평균입경 20nm의 알루미나를 사용하며 안료와 지지체의 중량비를 1:10이 되도록 하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 지지체 부착형 안료를 제조하였다. 이어서, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 음극선관을 제조하였다. 이렇게 하여 제조된 음극선관의 색순도를 측정한 결과를 표 1에, 휘도 및 콘트라스트를 표 2에 나타내었다.
실시예 4
이산화티타늄의 평균입경이 2000nm인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 지지체 부착형 안료를 제조하였다. 이어서, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 음극선관을 제조하였다.
이렇게 하여 제조된 음극선관의 색순도를 측정한 결과를 표 1에, 휘도 및 콘트라스트를 표 2에 나타내었다.
비교예 1
지지체 부착형 안료 대신에 지지체를 포함시키지 않고 안료만을 이용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 음극선관을 제조하였다.
이렇게 하여 제조된 음극선관의 색순도를 측정한 결과를 표 1에, 휘도 및 콘트라스트를 표 2에 나타내었다.
비교예 2
동일한 콘트라스트를 갖도록 하기 위해서 필터막을 형성하지 않고 글래스 패널의 투과율을 낮추어 음극선관을 제조하였다.
이렇게 하여 제조된 음극선관의 색순도를 측정한 결과를 표 1에, 휘도 및 콘트라스트를 표 2에 나타내었다.
이때, 표 1에는 상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에 따른 음극선관에 있어서 레드, 그린, 블루의 색좌표의 x값 및 y값을 나타내었고, 표 2에는 상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에 따른 음극선관의 휘도 및 콘트라스트를 나타내었다. 여기서, 표 2의 휘도 및 콘트라스트는 비교예 2의 경우를 각각 100%로 하고, 이에 대한 상대값(%)으로 나타낸 것이다.
표 1에 실린 데이터의 의미를 살피기에 앞서, 블루색좌표의 경우 y값의 크기는 작을수록, 그린색좌표의 경우 y값의 크기는 클수록, 레드색좌표의 경우 x값의 크기는 크고 y값의 크기는 작을수록, 상기 3원색이 조합되어 다양한 색상을 표현할 수 있으므로, 바람직한 점을 숙지할 필요가 있다. 이때, 블루색좌표와 그린색좌표의 x값의 차이는 중요하지 않다. 표 1을 참조하면, 지지체 부착형 안료를 사용하여 필터막 및 형광체 패턴을 형성한 실시예 1 ~ 4의 경우가, 지지체에 부착되지 않은 종래의 안료를 사용하여 필터막 및 형광체 패턴을 형성한 비교예 1의 경우나, 필터막을 형성하지 않은 비교예 2의 경우에 비하여, 블루색좌표의 y값의 크기가 작고, 그린색좌표의 y값의 크기가 크고, 레드색좌표의 x값의 크기가 크고 y값의 크기가 작아서 바람직한 것을 알 수 있다. 표2를 참조하면, 실시예 1 ~ 4의 경우가 비교예 1 ~ 2에 비하여 콘트라스트가 우수함을 알 수 있다.
블 루 색 좌 표 그 린 색 좌 표 레 드 색 좌 표
x y x y x y
실 시 예 1 0.145 0.061 0.280 0.605 0.640 0.325
실 시 예 2 0.146 0.061 0.279 0.605 0.641 0.324
실 시 예 3 0.144 0.062 0.279 0.604 0.641 0.324
실 시 예 4 0.145 0.060 0.279 0.605 0.640 0.325
비 교 예 1 0.146 0.066 0.286 0.598 0.631 0.329
비 교 예 2 0.150 0.070 0.282 0.589 0.628 0.334
휘 도 (%)* 콘 트 라 스 트(%)*
실 시 예 1 125 100
실 시 예 2 115 110
실 시 예 3 115 107
실 시 예 4 110 120
비 교 예 1 125 100
비 교 예 2 100 100
* : 비교예 2의 휘도 및 콘트라스트를 각각 100%로 한 상대값
이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 지지체 부착형 안료는 형광체 입자 사이에 끼어들기 어려울 뿐만 아니라 비중이 가벼워 세정이 용이하다. 따라서, 본 발명의 안료 입자를 이용하면, 동시 노광법을 이용하여 필터막 및 형광막을 형성하기 용이하며, 이에 따라 얻어지는 스크린의 색순도 및 콘트라스트도 우수하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 안료의 형태를 나타내는 모식도로서, 안료 입자가 지지체에 코팅된 형태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안료 형태를 나타내는 모식도로서, 안료 입자와 지지체가 서로 결합되어 있는 형태를 나타낸다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1,11. 지지체 2,12. 안료

Claims (3)

  1. 필터 형성용 안료 입자가 지지체에 부착되어 있으며,
    상기 지지체의 입경이 100 내지 2,000nm인 것을 특징으로 하는 지지체 부착형 안료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지체와 상기 안료 입자의 중량비는 1:10 내지 10:1인 것을 특징으로 하는 지지체 부착형 안료.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지지체는 유기 입자 또는 무기 입자인 것을 특징으로 하는 지지체 부착형 안료.
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