KR20000020051A - 칼라브라운관용 섀도우마스크 및 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라브라운관용 섀도우마스크 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 섀도우마스크의 전자빔 조사면에 전자빔 반사피막 형성시 반사피막으로 인한 브라운관의 내부오염을 경감시킬 수 있고, 전자빔 반사피막과 흑화막으로 인한 내전압특성 저하를 방지함과 동시에, 도밍특성이 우수한 고해상도 브라운관을 구현하도록 하는데 목적이 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 전자빔 반사피막을 Bi를 기지금속(Base metal)으로 하고 아연(Zn), 이트륨(Y), 칼슘(Ca)의 금속중 적어도 하나이상의 금속이 첨가된 합금으로 제조하는 것이다.

Description

칼라브라운관용 섀도우마스크 및 제작방법

본 발명은 칼라브라운관용 섀도우마스크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자빔의 색선별 역할을 하는 섀도우마스크의 도밍특성을 개선하여 전자빔의 미스랜딩량을 최소화 하기위한 섀도우마스크용 전자빔 반사피막의 조성 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적인 칼라음극선관은 도 1 에 도시된 바와같이 음극선관의 전면에 장착되는 패널(1)과, 패널(1)의 내측면에 적/청/녹(R,G,B)의 형광체가 스트라이프(Stripe) 또는 도트(Dot)형태로 도포되어 있는 형광면(12)과, 패널(1) 후단에 프릿글라스로 융착되어 음극선관의 내부진공을 이루는 펀넬(2)과, 펀넬(2)의 후단부에 장착되는 편향요크(9)와, 펀넬(2)의 네크부(10)내에 봉입되어 전자빔(11)을 발사하는 전자총(8)과, 패널(1)내측면에 형성된 스터드핀(6)과 마스크 스프링(5)에 의해 결합되는 프레임(4)과, 프레임(4)에 의해 지지되며 색선별 역할을 하는 원형의 가는 구멍이 무수히 형성된 섀도우마스크(3)와, 프레임(4)에 결합되어 전자빔(11)이 외부자계에 의한 영향을 받지 않도록 지자계를 차폐하는 인너쉴드(7)로 구성된다.

이와같이 구성되는 종래 음극선관의 동작을 위하여 전자총(8)에 영상신호를 입력하면 캐소드(미도시)로부터 열 전자가 방출되며 방출된 전자는 전자총의 각 전극에 인가된 전압에 의하여 패널 쪽으로 가속 및 집속과정을 거치면서 진행되게 된다.

그리고 상기 전자총(8)에서 발사된 전자빔(11)은 편향요크(9)에 의해 편향되어 섀도우마스크(3)에 형성된 마스크구멍을 통과하게 되고, 상기 마스크의 구멍에 대응하는 형광면(12)의 해당 형광체를 타격하여 발광시킴으로써 화상을 재현하게 된다.

종래 기술에 의한 형광면(12)과 섀도우마스크(3)의 관계를 좀더 상세히 살펴보면, 각 형광체(R,G,B) 사이에는 비발광성의 흡수 물질인 흑연으로 이루어진 블랙메트릭스(BM)가 형성되어 있고, 섀도우마스크(3)는 각 R,G,B 형광체에 3개의 전자빔이 각각 대응되어 충돌하도록 하는 색선별기능을 갖는다. 섀도우마스크(3)의 마스크구멍과 형광면(12)의 스트라이프 또는 도트의 위치관계는 본래 정확하게 대응하도록 설정되어 있지만, 칼라 브라운관의 실제 동작에 있어서는 전자총(8)에서 방출된 전자빔 중 약80%가 섀도우마스크(3)에 충돌하여 섀도우마스크(3)에 불필요한 열로 변환되어 섀도우마스크(3)를 승온시킨다.

그 결과, 섀도우마스크(3)가 열팽창에 의해 변형되어 소위 도밍현상이 발생되어, 정확하게 대응하도록 설정되어 있는 섀도우마스크(3)의 마스크구멍과 형광체 스트라이프 또는 도트의 위치관계가 어긋나서 생기는 색순도 열화현상이 발생되어 화질이 저하되는 문제가 발생한다.

따라서, 상기와 같은 섀도우마스크의 열팽창으로 인한 도밍현상을 해결하기 위해 종래에는 섀도우마스크(3)의 전자빔 조사면에 섀도우마스크(3)를 구성하는 물질보다 전자빔의 반사율이 큰 물질로 이루어진 전자빔 반사피막을 형성하여 도밍량을 저감하려 하였다.

섀도우마스크(8)의 전자빔 조사면에 전자반사피막을 형성함에 있어서 미국특허 3,562,518에서는 섀도우마스크의 전자빔 조사면에 두께가 20mg/cm²으로 산화비스무스(Bi₂0₃)와 유리로 전자반사막을 성형하는 것이 제안되었으며, 일본공개특허55-76553에서는 텅스텐(W), 납(Pb), 비스무스(Bi)를 함유하는 전자반사층을 10㎛정도 도포하여 전자반사층을 형성하는 것이 제안되었다.

이러한 종래 칼라브라운관의 제조방법에 의하면 중금속이나 중금속 산화물로 이루어지는 전자빔 반사피막이 중금속이나 중금속 산화물의 분말과 워터그라스의 혼합물의 분무법에 의해 형성되어 있으므로 가열 및 전자조사 등에 의한 피막에서의 가스방출량(예를 들면, H₂0, CO 및 CO₂가스등)이 많게 되어 브라운관의 캐소드가 심하게 오염되고 그 캐소드의 방출수명 특성을 저하시켜서 브라운관의 수명을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

또, 고해상도용 섀도우마스크의 마스크구멍은 매우작고, 예를 들면 도트직경 130㎛, 도트피치 280㎛의 고정밀도 이므로, 분무법에 의하면 도포액의 2차응집에 의해서 상기 마스크구멍을 막는 것과 같은 막힘불량을 일으켜서 고해상도용 브라운관의 제조를 방해한다는 또다른 문제점도 있었다.

그리고 한국공개특허 97-17786에 의하면 Bi를 증착하도록 제안되었는데 Bi는 융점이 270℃로서 Bi막이 브라운관 제조공정상 450℃정도의 열공정을 그치면 일부가 녹아서 마스크 표면에 뭉치게 되어 전자반사효과가 마스크 전면에 균일하지 못하게 되어 온도상승의 원인이 되었다.

또한, 한국공개특허 91-1852에 의하면 1b족원소, 백금족원소, 비스무스, 납, 니켈군에서 적어도 한종류의 금속을 첨가 또는 피복한 텅스텐 분말에 의한 전자선 반사피막을 형성토록 제시하고 있으나, 텅스텐의 융점이 매우 높아서 증착법에 의한 제조는 상당히 어렵고 제조상의 소요경비가 높아지는 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 바와같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로 섀도우마스크의 도밍특성을 개선함과 더불어 제반 공정중 발생하는 문제점을 배제할 수 있도록 조성된 전자빔 반사피막을 섀도우마스크의 전자빔 조사면상에 증착시킴으로서, 칼라브라운관에서의 섀도우마스크 구멍과 형광체 사이의 위치 어긋남에 의한 전자빔 오착률을 감소시켜 브라운관의 색순도를 향상시키고자 하는데 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 칼라브라운관의 내부 구성도.

도 2 는 본 발명에 의한 섀도우마스크의 막 형성구조.

도 3 은 본 발명에 의한 마스크 피복 상태를 나타낸 것으로서,

(가)는 Bi증착시 상태도.

(나)는 Bi-Zn증착시 상태도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 패널 2 : 펀넬

3 : 섀도우마스크 4 : 프레임

5 : 마스크 스프링 6 : 스터드핀

7 : 인너쉴드 8 : 전자총

9 : 편향요크 10 : 네크부

11 : 전자빔 12 : 형광면

21 : 흑화막 22 : 전자빔 반사피막

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 칼라음극선관용 섀도우마스크의 제작공정에 있어서, 성형된 마스크의 전자빔 조사면에 흑화막을 형성하는 단계와,

흑화막 형성후 Bi를 기지금속(Base metal)으로 하고 아연(Zn), 이트륨(Y), 칼슘(Ca)의 금속중 적어도 하나이상의 금속이 첨가된 합금을 피복하여 전자빔 반사피막을 형성하는 단계가 포함되어 칼라브라운관용 섀도우마스크를 제작하는 것을 특징으로 한다.

바람직 하기로, 상기 전자빔 반사피막을 형성하는 합금은 융점이 440℃이상이 되는 합금조성을 갖는 전자반사피복재인 것과, 상기 전자반사피복재는 진공증착법에 의해서 피복 형성되는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 전자빔 반사피막을 이루는 합금은 합금비중이 8이상이 되도록 하는 것과, 상기 반사피막을 이루는 합금은 고주파유도로에서 용해되고 250℃이상의 불활성 가스분위기에서 1시간 이상 균질화처리를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 도 2 와 같이 흑화막(21)과 전자빔 반사피막(22)이 형성되는 섀도우마스크(3)에 있어, 전자빔 반사피막(22)으로의 불순물 혼입 및 H₂O등 가스흡착량이 상당히 경감되므로 열적 및 전자선 조사 등에 의한 반사에서의 반사방출량이 매우적게 되어 캐소드로의 오염이 경감되고 방출수명특성을 양호하게 유지하여 칼라브라운관의 수명을 연장시킬 수 있게된다.

또한, 전자빔 반사피막과 섀도우 마스크의 흑화막과의 반응에 의하여 중간층이 그 경계면에 생성되므로, 피막의 밀착력을 강하게 할 수 있어 피막의 부분적 박리에 의한 내전압특성의 저하를 방지할 수가 있다.

또한, 도포액의 2차응집이 일어나기 쉬운 분무법에 비해서 Bi 합금은 승화에 의한 증발에 의해 증착되므로 그 증착입자는 가스형태로 2차응집을 일으키지 않고 브라운관 제조공정상의 온도보다 고온의 융점을 갖는 합금으로 제조 되었기에 열에의한 부분융용응집도 일어나지 않게 됨을 알 수 있다.

그 결과, 브라운관의 작업성 및 신뢰성을 향상시킴과 동시에 섀도우마스크의 도밍현상을 개선할 수 있게되어 색순도 열화가 적은 고해상도 브라운관의 제조가 용이하게 되는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 효과들을 보다 잘 이해할 수 있게된다.

이하, Bi-Zn-Y 합금의 제조와 저항 가열 증착법에 의해서 전자빔 반사피막(22)을 형성하는 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

Bi와 브라운관의 처리공정보다 높은 융점(약 450℃이상)의 합금이 되도록 이원계 또는 삼원계합금을 Bi-M(Metal) 또는 Bi-M-M 상태도를 참고하여 합금중량을 선정하고, 보다 자세히는 전자빔이 반사피막에 조사되었을 때 반사피막 내부에서 탄성산란을 높이기 위하여 합금의 비중이 8 이상이 되도록 (예: Bi-17Wt%Zn의 경우 비중은 9.35)합금의 조성을 설정하고, 전자합금의 편석방지를 위하여 고주파유도용해로에서 용해하고 응고시킨 후 질소분위기하의 250℃이상에서 1시간 이상 균질화 처리를 행하고 시료를 절단 증착 시료로 채취하였다.

15" 칼라 브라운관을 제작하기 위하여 에칭된 섀도우마스크(3)를 열처리후, 소정의 곡률로 성형하고 세척, 흑화공정을 거쳐서 마스크와 프레임 어셈블리를 만들고 스크린 형성, 알루미나이징한 후 섀도우마스크 어셈블리를 저항가열방식으로 초기진공도 10E-4Torr에서 Bi합금의 온도가 승화점에 도달할 때 까지 예열후 증착을 실시하고 이후 공정을 거쳐서 완성튜브를 얻었다.

상기와 같이 해서 얻어진 Bi합금으로 이루어지는 전자빔 반사피막의 밀착력은 셀로테이프에 의한 필링 테스트에서 박리가 전혀 인정되지 않고 열적성질에 의하여 부분적으로 융해 응집됨이 없이 균질한 피막으로 형성되어 도밍특성이 우수한 브라운관을 얻을 수 있었다.

한편, 상기 방식으로 본 발명에 적합한 시료를 제작하여 증착후 브라운관의 스포트(spot)변위량을 가속전압 24kV, 빔 전류 540㎂에서 알루미늄 킬드강 섀도우마스크 자체 즉, 피복하지 않은 마스크의 변위량을 100으로 하였을 때를 기준으로 빔 오착량 감소율 측정결과의 일례를 종래 기술에 의한 비교예와 함께 대비하여 보면 다음 [표1]과 같다.

[표 1]

전자반사시료(비교예)	빔 오착량 감소율	전자반사시료(실시예)	빔 오착량 감소율
Bi	25%	Bi-Zn-YBi-ZnBi-Ca	28%30%25%

상기 대비표에 의하면 흑화처리만 한 섀도우마스크 대비 Bi의 경우 25%감소율을 나타내었으나, 본 발명에 의한 실시예중 Bi-Zn합금의 경우 전자빔의 형광면 오착량 감소율이 30%까지 감소함을 알 수 있다.

이 결과를 통해, 도 3 의 (가)에서 보듯이 Bi가 브라운관의 열공정을 거치는 동안 일부분 용융되어 국부 응집되는 것을 알 수 있는데, 본 발명에 의한 합금이 피복된 경우 도 3 의 (나)와 같이 상대적으로 균일한 증착막을 얻어서 전자반사효과가 섀도우마스크의 전면에서 균일하게 일어나도록 하게된다.

이상에서 살펴본 본 발명의 적용례에 의하면, 브라운관의 수명저하 및 내부오염을 유발하지 않는 전자빔 반사피막을 적용함으로서 섀도우마스크의 도밍특성 개선, 즉 전자빔 오착률을 감소시켜서 칼라브라운관의 색순도를 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

이상 설명한 바와같이 본 발명의 칼라브라운관용 섀도우마스크는 전자빔 반사피막으로 인한 브라운관의 내부오염을 경감시킬 수 있고, 전자빔 반사피막과 흑화막간으로 인한 내전압특성 저하를 방지함과 동시에, 도밍특성이 우수한 고해상도 브라운관을 구현하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 칼라음극선관용 섀도우마스크의 제작공정은 성형된 마스크의 전자빔 조사면에 흑화막을 형성하는 단계와,

   상기 흑화막 형성후 Bi를 기지금속으로 하고 Zn, Y, Ca의 금속중 적어도 하나이상의 금속이 첨가된 합금을 흑화막 위에 피복하여 전자빔 반사피막을 형성하는 단계가 포함됨을 특징으로 하는 칼라브라운관용 섀도우마스크 제작방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전자빔 반사피막을 형성하기 위한 합금은 고주파유도로에서 용해하고 250℃이상의 불활성 가스분위에서 1시간 이상 균질화처리를 실시함을 특징으로 하는 칼라브라운관용 섀도우마스크 제작방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전자빔 반사피막은 진공증착법에 의해서 피복 형성됨을 특징으로 하는 칼라브라운관용 섀도우마스크 제작방법.
4. 내측면에 R, G, B의 형광면이 형성되어 있는 패널과, 상기 패널의 후단에 융착되어진 펀넬과, 상기 펀넬의 네크부에 봉입되는 전자총과, 상기 전자총으로부터 방출된 전자빔이 형광면의 전체면을 타격시킬 수 있도록 전자빔을 편향시키는 편향요크와, 상기 패널의 내측에 지지되는 프레임과, 상기 프레임에 의해 지지되어 전자빔이 통과하도록 전자빔 통과홀이 배열된 섀도우마스크로 구성되는 칼라브라운관에 있어서,

   상기 섀도우마스크의 전자빔 조사면에는 Bi를 기지금속으로 하고 Zn, Y, Ca의 금속중 적어도 하나이상의 금속이 첨가된 합금이 피복됨을 특징으로 하는 칼라브라운관용 섀도우마스크.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 합금은 융점이 440℃ 이상이 되는 합금조성을 갖는 전자반사 피복재임을 특징으로 하는 칼라브라운관용 섀도우마스크.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 합금은 비중이 8이상인 것을 특징으로 하는 칼라브라운관용 섀도우마스크.