KR19980017589A - 칼라브라운관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섀도우마스크를 제거한 신규한 구성의 칼라브라운관을 개시한다.

종래의 칼라브라운관은 섀도우마스크에 의해 높은 제조원가 및 공수뿐아니라 화질의 불안정과 마이크로포니현상 등 여러가지 문제를 야기하였다.

본 발명에서는 색선택공간을 가지는 색선택층을 사진식각법 등으로 형성하여 전자빔을 유도하도록 함으로써 안정되고 우수한 화질의 칼라브라운관을 낮은 제조원가로 제공한다.

Description

칼라브라운관

제1도는 일반적인 칼라브라운관의 구성을 보이는 요부확대 단면도,

제2도는 본 발명 칼라브라운관의 구성을 보이는 요부확대 단면도,

제3도 (a),(b)는 본 발명 칼라브라운관을 델타방식과 인라인방식에 각각 적용한 예를 보이는 절단 사시도들,

제4도 (a) 내지 (g)는 제2도의 칼라브라운관의 한 제조방법을 보이는 순차적 단면도들이다.

*도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명*

P : 패널(panel)

E : 전자빔(electron beam)

R, G, B : 형광체(phosphor)

E : 전자빔(electron beam)

R, G, B : 형광체(phosphor)

1 : 색선택층

2 : 색선택공간

3 : 도전층

본 발명은 칼라브라운관에 관한 것으로, 특히 섀도우마스크(shadow mask)를 사용하지 않는 칼라브라운관에 관한 것이다.

주지하다시피 칼라브라운관은 R, G, B 각 형광체를 소정의 반복패턴으로 배열하여 형광면을 구성하고, 전자총으로부터의 전자빔을 각 형광체에 선택적으로 랜딩(landing)시켜 칼라화상을 구현하는 장치이다.

여기서 R, G, B 형광체를 선택하는 색선택수단(color selecting means)으로는 현재 얇은 금속박판에 원형 또는 슬롯(slot) 형태의 어퍼츄어(aperture)를 형성한 섀도우마스크가 사용되고 있다.

즉 제1도에 도시된 바와 같이 패널(panel:P)의 내면에는 블랙매트리스(black matrix:BM) 사이에 R, G, B 세 형광체(R, G, B)가 소정패턴으로 배열되어 형광면을 구성하고, 이 형광면과 소정간격 이격되어 전자빔(E)을 각 형광체(R, G, B)중의 어느 하나로 선별적으로 유도하는 색선택구멍(A)을 가지는 섀도우마스크(SM)가 설치되어 있다.

형광면에는 또한 형광체(R, G, B)의 소작(燒灼)을 방지하고 경면(鏡面)반사에 의한 휘도의 향상을 위해 그 배면에 A1 등의 증착(蒸着)에 의해 메탈백(metal back:A1)이 형성되어 있다.

이 메탈백(A1)은 또한 브라운관의 내부도전막 및 아노드버튼(anode button) 등을 통해 고압의 양전압 전원에 접속됨으로써 전자빔(E)을 가속시키는 역할을 하며, 이때 섀도우마스크(SM)는 메탈백(A1)에 공통 접속되어 이에 충돌된 유리(遊離)전자 등을 배출시키게 된다.

그런데 이와 같이 섀도우마스크(SM)를 구비하는 종래의 칼라블라운관에 있어서는 섀도우마스크(SM)에 의해 여러가지 문제가 야기된다.

즉 0.1~0.3mm 정도의 매우 얇은 금속박판에 색선택구멍(A)을 형성하고 이를 성형하여 섀도우마스크(SM)를 제조하는 과정자체가 고정도(高精度)를 요하는 고원가의 공정이 될 뿐아니라, 섀도우마스크(SM)는 도밍(doming) 등 칼라브라운관의 랜딩 드리프트(landing drift)의 발생원인이 된다.

즉 다공성(多孔性) 금속박판인 섀도우마스크(SM)는 자체적 강도가 거의 없어 프레임에 결합지지되는 바, 브라운관의 작동초기에 전자빔(E)이 섀도우마스크(SM)에 충돌하게 되면 섀도우마스크(SM)는 프레임에 의해 4변이 고정된 상태로 팽창하게 되어 결국 볼록한 면외(面外) 변형, 즉 도밍을 야기하게 된다.

이러한 도밍의 해결을 위해 홀더에 바이메탈을 설치하는 구성이 주로 사용되나, 이는 섀도우마스크(SM)의 회전이나 뒤틀림을 야기하게 되고, 또한 프레임까지 팽창되어 열적으로 안정된 상태에서는 중앙부와 주변부의 화질차이가 커지는 등의 문제를 일으킨다.

그외의 대책으로서 섀도우마스크(SM)를 텐션(tension)마스크로 구성하는 방법은 섀도우마스크(SM)가 평면이 되므로 주변부의 컨버전스(convergence)에 많은 문제가 있으며, 섀도우마스크(SM)를 인바(Invar)강 등 저팽창율 재질로 구성하는 방법은 재질이 고가일 뿐아니라 성형성이 나빠 제조수율(收率)이 낮고, 섀도우마스크(SM)에 프리트(frit)등 유리층을 도포하는 방법은 색선택구멍(A)이 막히는 등의 문제를 야기하게 된다.

또한 섀도우마스크(SM)는 브라운관 이동중의 충격 등에 의해 변형되거나 이탈되어 화질의 신뢰성이 낮으며, 특히 최근 칼라브라운관의 대형화와 스피커의 고출력화의 결과 섀도우마스크(SM)가 음성출력에 따라 진동함으로써 화상이 흔들리는 마이크로포니(microphony)현상의 발생도 심각하다.

이러한 문제들은 섀도우마스크(SM)를 사용하지 않으면 근본적으로 해결될 수 있을 것이나, 섀도우마스크(SM)가 세 전자빔(E)의 선택기능을 하므로 이를 사용하지 않기 위해서는 전자빔(E)의 컨버전스를 종래의 3배 이상의 고정도로 달성해야 하게 되어, 현실적으로 섀도우마스크(SM)를 사용하지 않는 칼라브라운관의 구현은 불가능한 것이 실정이다.

본 발명자는 여기서 다공성 박판으로 패널에 설치되는 종래의 섀도우마스크를 제거하고 그 기능을 다른 기술수단에 의해 구현하는 것을 목적으로 본 발명을 창출하게 되었다.

이에 따른 본 발명의 칼라브라운관은 R, G, B 형광체가 소정형태의 그룹(group)을 이루고 이 그룹들이 반복패턴으로 배열되어 형광면을 구성하는 칼라브라운관에 있어서,

이 형광면의 배면에 각 형광체의 그룹마다 색선택공간을 형성하도록 각 형광체 그룹을 둘러싸는 색선택층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명 칼라브라운관은 구체적인 특징과 이점, 그리고 그 바람직한 제조방법 등은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예들의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

제2도에서 본 발명에 의한 칼라브라운관에 있어서 한 그룹(10)의 형광체(R, G, B)에 대한 색선택층(1)의 구성을 도시하였다.

패널(P)의 내면에는 콘트라스트(contrast)향상을 위한 블랙매트릭스(BM)가 소정의 창(window)을 형성하도록 형성되고, 블랙매트릭스(BM)의 각 창에는 세 형광체(R, G, B)가 소정의 반복패턴으로 교호적으로 형성함으로써 세 형광체(R, G, B)가 그룹(10)을 형성하게 된다.

여기서 형광체(R, G, B)의 그룹(10)은 제3도를 보면 잘 이해될 수 있는 바, 먼저 제3도 (a)의 구성은 세 형광체(R, G, B)가 도트 트리오(dot trio)를 이루는 델타(delta)방식의 칼라브라운관인바, 형광체(R, G, B)의 각 도트 트리오가 한 그룹(10)을 형성하게 되어 색선택층(1)은 이 그룹(10)을 대략 원형으로 둘러싸 그 상부에 역시 대략 원형 구멍 형태의 색선택공간(2)을 형성하게 된다.

한편 제3도 (b)의 구성은 각 형광체(R, G, B)가 스트라이프(stripe)형태로 배열된 인라인(in-line)형 칼라브라운관인 바, 형광체(R, G, B)의 세 스트라이프가 각각 한 그룹(10)을 이루게 되며, 이에 따라 색선택공간(2)은 색선택층(1)의 상부에 슬릿(slit) 형태로 연장되어 색선택층(1)은 1자형의 격벽(barrier rib)과 유사한 형태를 가지게 된다.

다시 제2도를 참조하여 설명을 계속하면 형광체(R, G, B)의 각 그룹(10)을 둘러싸는 색선택층(1) 상부에 원형 또는 슬릿 형태로 형성되는 색선택공간(2)을, 제1도의 종래 칼라브라운관의 구성과 비교할 때 섀도우마스크(SM)의 색선택구멍(A)에 해당하여 전자빔(E)을 각 그룹(10)의 해당 형광체(R, G, B)에 선별적으로 유도하게 된다.

이를 위해 색선택공간(2)은 제한된 크기를 가지는 것이 바람직한 바, 이에 따라 색선택층(1)의 단면은 색선택공간(2)측으로부터 형광체(R, G, B)측으로 갈수록 폭이 좁아지는 도립(倒立) 삼각형에 가까운 형태의 단면을 가져, 그 사이의 전자빔통과기간(20)은 대략 정치(定置)된 이등변삼각형의 형태를 가지게 된다.

한편 형광면은 전자빔(E)의 가속을 위해 고압의 양전압으로 대전되어야 한다. 따라서 각 형광체(R, G, B)의 배면에는 금속 등의 도전재질로 된 도전층(3)이 형성되는 것이 바람직한 바, 이 도전층(3)은 종래의 메탈백(A1)과 같이 A1의 증착으로 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

여기서 별도로 도시하지는 않았으나 도전층(3)이 우수한 경면(鏡面)효과를 발휘하도록 하기 위해서는 형광체(R, G, B)의 배면에 적절한 중간층을 형성하여 그 상면에 도전층(3)을 형성하도록 할 수 있다.

한편 색선택층(1)의 재질로는 SiO₂등의 절연재질이 바람직한 바, 흑색의 체색을 가지는 절연재질은 SiC 등으로 색선택층(1)을 구성할 수도 있다.

그런데 색선택층(1)의 표면에는 색선택공간(2)을 통과하지 못한 유리전자가 충돌하여 열(熱)전자로 전환되는 바, 이 열전자는 열전도율이 매우 낮은 색선택층(1)에 별다른 열영향을 미치지는 않으나 전하의 축척에 의해 전자빔(E)의 원활한 가속에 영향을 미칠 우려가 있다.

이에 따라 형광체(R, G, B) 배면에 형성된 도전층(3)을 색선택층(1)의 표면까지 연장하여 이를 전체적으로 양전압 전원에 접속하는 것이 바람직한 바, 이는 종래와 같이 브라운관의 내부도전막 및 아노드버튼을 통해 접속할 수 있으며, 그러면 유리전자는 도전층(3)을 통해 배출된다.

제4도에는 이와 같은 본 발명 칼라브라운관을 제조하는 바람직한 한 방법이 도시되어 있다.

제4도 (a)와 같이 패널(P)의 내면에 블랙매트릭스(BM) 및 각 형광체(R, G, B)를 소요 패턴의 그룹(10)을 구성하도록 순차적 형성하고 나면, 그 상면에는 제4도 (b)와 같이 색선택층(1)을 형성할 조성층(30)이 전면적으로 도포된다.

조성층(30)은 두 종류의 용제에 대해 선택적 분해성, 예를들어 경화(setting) 상태에서 물에는 분해되지 않고 산에는 분해되는 PVA(Poly Vynil Alcohol) 등의 기제(base)에 포지티브(positive)형 감광제를 혼합한 조성으로 구성될 수 있다.

이와 같이 조성층(40)의 도포가 완료되면 제4도 (c)와 같이 색선택층(1)을 형성할 어퍼츄어(aperture:40a)를 가지는 마스크(mask:40)을 조성층(30)상에 설치하여 조성층(30)을 노광시키게 된다.

여기서 색선택층(1)은 도립 삼각형의 단면을 가지게 되므로 그 노광방법은 계속적으로 이동하는 광원에 의한 확률 노광방식이 적합하다. 계속적으로 이동하는 광원에 의해 확률노광을 수행하면, 노광광량의 누적된 분포는 대략 정규분포가 되므로 제4도 (c)에 도시된 바와 같이 대략 도립삼각형 단면의 크로스해칭(cross hatching) 부위를 제외한 부분에만 노광이 이루어지게 된다.

다음 이 조성층(30)을 물등의 비분해성의 용제로 세척하여 현상하면 제4도 (d)와 같이 노광이 이뤄지지 않은 크로스해칭 부분만이 분해되어 인입공간(50)을 형성하게 된다.

그러면 제4도 (e)와 같이 조성층(30)의 인입공간(50)에 인쇄 등의 방법으로 색선택층(1)의 기체를 주입시키고, 조성층(30)을 산등의 분해성용제로 제거하고 나면 제4도 (f)와 같이 형광체(R, G, B)의 각 그룹(10)을 둘러싸는 색선택층(1)이 형성된다.

다음 제4도 (g)와 같이 A1의 증착이나 이온 스퍼터링(ion sputtering) 등의 방법으로 형광체(R, G, B)와 색선택층(1)상에 도전층(3)을 형성하면 제2도에 도시된 본 발명의 칼라브라운관이 이루어지게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의한 칼라브라운관은 사진식각법에 의한 색선택층(1)의 형성에 의해 종래의 섀도우마스크(SM)를 대체한 것이라 할 수 있다.

이러한 구성에 의하면 여러가지 우수한 특성이 나타나게 되는 바, 먼저 섀도우마스크(SM)를 별도로 제조하여 장착하는 제조원가 및 공수가 완전히 절감되고, 사진식각법에 의한 종래의 형광면 제조공정의 후속되는 유사한 공정으로 색선택층(1)을 형성하게 되므로 칼라브라운관의 제조원가를 크게 저하시킬 수 있게 된다.

또한 섀도우마스크(SM)의 열팽창에 따르는 전자빔(E)의 장단기 랜딩 드리프트(landing drift)가 전혀 발생되지 않으므로 본 발명 칼라브라운관은 전원의 ON부터 OFF까지 항상 일정한 화질의 화상을 제공할 수 있게 된다.

뿐만아니라 종래의 섀도우마스크(SM)는 상술한 랜딩 드리프트들의 보상을 위해 형광면과 상당한 간격, 소위 q치를 유지해야 하였으므로 섀도우마스크(SM)의 색선택구멍(A)의 위치가 형광면과 멀어 정밀(sharp)한 빔스포트(beam spot)의 형성이 불가능하였으나, 본 발명에서 색선택층(1)을 SiO₂등으로 구성하는 경우 열팽창 등 열거동이 거의 없으므로 색선택공간(2)과 형광체(R, G, B)간의 거리(색선택층(1)의 두께)를 최소화할 수 있으므로 매우 정밀한 빔스포트가 보장된다.

한편 색선택층(1)은 브라운관 이동시의 충격에 의해 변형 또는 이탈하거나, 음성 출력에 의해 마이크로포니현상을 일으킬 우려가 전혀 없다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 특성이 안정되고 우수한 화질이 보장되는 칼라브라운관을 낮은 제조원가로 제공하는 매우 큰 효과가 달성된다.

Claims (5)

1. R, G, B 형광체가 소정형태의 그룹을 이루고 상기 그룹들이 반복패턴으로 배열되어 형광면을 구성하는 칼라브라운관에 있어서,

   상기 형광체의 각 그룹마다 전자빔을 상기 형광체중의 어느 하나에 선택적으로 유도하는 색선택공간을 형성하도록 상기 각 그룹을 둘러싸는 색선택층을 상기 형광면의 배면에 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라브라운관.
2. 제1항에 있어서,

   상기 각 형광체의 배면에 양전압 전원에 접속되는 도전층이 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라브라운관.
3. 제1항 내지 제2항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 도전층이 상기 색선택층의 표면까지 연장되는 것을 특징으로 하는 칼라브라운관.
4. 제1항에 있어서,

   상기 각 형광체가 도트트리오 형태로 배열되어 상기 각 그룹을 이루고,

   상기 색선택층의 색선택공간이 원형의 구멍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라브라운관.
5. 제1항에 있어서,

   상기 각 형광체가 스트라이프 형태로 배열되어 상기 각 그룹을 이루고,

   상기 색선택구멍이 1자형 격벽형태의 색선택층 사이의 슬릿형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라브라운관.