KR20000026831A

KR20000026831A - 칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자반사막 조성물 및 그 형성방법

Info

Publication number: KR20000026831A
Application number: KR1019980044547A
Authority: KR
Inventors: 천현태
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2000-05-15

Abstract

개시된 내용은 칼라음극선관용 패널의 내측에 장착되어 전자빔의 형광체 랜딩시 색선별기능을 수행하는 섀도우마스크가 전자빔의 충돌에 의해 열팽창되어 변형되는 것을 방지하기 위한 섀도우마스크의 전자 반사막 조성물 및 그 형성방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은, 섀도우마스크를 직접 타격하는 불필요 전자빔을 후면방향으로 반사시키기 위한 전자 반사막을 이리듐(Ir), 산화 이리듐(Ir₂O), 납(Pb)으로 조성하여 증착법에 의해 섀도우마스크의 빔 조사면에 형성한 것으로,

이에 따라, 섀도우마스크의 도밍현상 및 이에 따른 전자빔의 미스랜딩량을 현저히 감소시킬 수 있어 화면상에서 고화질을 구현할 수 있는 것이다.

Description

칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자 반사막 조성물 및 그 형성방법

본 발명은 칼라음극선관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음극선관용 패널의 내측에 장착되어 전자빔의 형광체 랜딩시 색선별기능을 수행하는 섀도우마스크가 전자빔의 충돌에 의해 열팽창되어 변형되는 것을 방지하기 위한 섀도우마스크의 전자 반사막 조성물 및 그 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로 칼라음극선관은 적, 녹, 청 3색의 형광막을 전자빔이 타격하여 원하는 색상을 표시화면상에 발현하는 기기로서, 도 1 에 제시된 장치를 종래 칼라음극선관의 한 예로써 설명한다.

이 칼라음극선관은 그 전면에 장착되는 패널(1)과, 패널(1)의 내측면에 형성되어 발광 역할을 하는 적,청,녹의 형광체가 스트라이프 또는 도트형태로 도포된 형광면(3)과, 패널(1) 후단에 프릿글라스로 융착되어 음극선관의 내부진공을 이루는 펀넬(2)과, 형광면(3)을 발광시키도록 전자빔(4)을 방사하는 전자총(5)과, 전자총(5)에서 방사된 전자빔(4)을 편향시켜 주는 편향요크(6)와, 전자빔(4)이 정확히 형광체를 타격하도록 진행궤도를 수정해 주는 마그네트(7)와, 전자빔(4)이 소정의 형광체를 발광시키도록 슬릿을 통해 색을 선별해주는 역할을 하는 섀도우마스크(8)와, 음극선관의 동작중 전자빔(4)이 외부 지자계에 영향을 적게 받도록 차폐 역할을 해주기 위한 인너쉴드(9)와, 섀도우마스크(8)를 지지하는 프레임(10)과, 인너쉴드(9)를 프레임(10)에 고정하는 고정스프링(11)과, 프레임 어셈블리(8,9,10)가 패널(1)에 결합되도록 지지해주는 스프링(12)과, 패널(1)의 측면에 음극선관의 진공으로 인한 응력을 보상해 주기 위해 결합되는 보강밴드(13)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래의 음극선관의 동작을 살펴보면 전자총(5)에서 방사된 전자빔(4)이 편향요크(6)에 의해 형광면(3)의 전체면을 주사하도록 편향되어 섀도우마스크(8)에 형성된 슬릿을 통과하고, 상기 슬릿에 대응하는 형광면(3)의 형광체를 타격하여 발광시킴으로써 화상을 재현하게 된다.

한편, 섀도우마스크(8)는 음극선관 내에서 일정한 곡률을 가지며 적,청,녹 3개의 전자빔(4)이 각각 해당되는 패널(1) 내면의 형광면(3)에 정확하게 도달되도록 하는 색선별 기능을 하며 밝기, 해상도, 랜딩 등의 품질 성능을 좌우하는 중요한 부품이다.

이러한 이유로 섀도우마스크(8)는 공정 중에서 뿐만 아니라 음극선관이 완성된 후에도 그 곡률을 유지하기 위하여 일정한 강도를 계속 유지하여야 한다.

또한, 섀도우마스크(8)의 원재료는 전자총(5)에서 방사된 전자빔(4)의 빛에너지중 약 20%정도만 슬릿을 통과하여 형광면(3)에 랜딩되고 나머지 약 80%는 섀도우마스크(8) 면에 충돌되면서 열에너지로 변환되어 섀도우마스크(8) 부풀음현상(도밍현상)을 발생시키게 된다.

그 결과 정확하게 대응하도록 설정되어 있는 섀도우마스크(8)의 슬릿과 형광체 스트라이프 또는 도트의 위치관계가 어긋나서 생기는 색번짐 현상 즉, 도밍현상이 발생하여 화질이 저하되는 문제가 생긴다.

이러한 도밍현상을 해결하기 위해 섀도우마스크(8)의 전자빔 조사면에 섀도우마스크(8)를 구성하는 물질보다 전자빔(4)의 반사율이 큰 물질로 이루어진 전자 반사막(8a)을 형성하여 도밍량을 저감하려는 노력들을 해왔다.

예를 들면, 미국 특허 3,562,518에서 제안된 섀도우마스크(8)의 전자빔 조사면에 두께가 20㎎/㎠으로 산화비스무스(Bi₂O₃)와 유리로 전자 반사막(8a)을 성형하는 것이나, 일본 공개특허 55-76553에서 제안된 텅스텐(W), 납(Pb), 비스무스(Bi)를 함유하는 전자 반사막(8a)을 10㎛ 정도 형성하는 것이나, 한국공개특허 97-17786에서 제안된 비스무스(Bi)를 증착하는 방법 등이 그것이다.

또한, 이에 따른 섀도우마스크(8)의 제조공정은 마스크 성형→흑화→M-R용접(마스크와 프레임의 용접), S-R용접(스프링과 프레임의 용접)→마스크 안정화 열처리→형광체 도포→베이킹→CMA(coated mask assembly)상태에서 패널과 마스크를 분리한 후 스프레이 실시→프릿트 실링 순으로 이루어지게 된다.

이와 같이, 섀도우마스크(8)의 빔 조사면에 전자 반사막(8a)을 형성함으로써 전자빔(4)의 섀도우마스크(8) 충돌시 발생하는 열에 대한 열방사기능과, 전자빔(4)을 섀도우마스크(8)의 후면방향으로 산란을 시키는 전자반사기능을 갖도록 한 것이다.

이와 같은 방법들에 의해 섀도우마스크(8)의 도밍량이 줄고 자연히 전자빔(4)의 미스랜딩량도 줄어 표시화면상에서 고화질을 구현할 수 있게 된다.

그러나, 전술한 종래 기술에 따른 칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자 반사막 구조 또는 구성방법 중 미국 특허 3,562,518 또는 일본 공개특허 55-76553에서 제안된 전자 반사막은 중금속 또는 중금속 산화물의 분말과 워터 그라스의 혼합물로 조성되며 주로 분무법에 의해 형성되므로 가열 및 전자조사 등에 의해 피막에서의 가스방출량(예를 들면 H₂O, CO 및 CO₂가스 등)이 많게 되어 전자빔의 최초 발원지인 음극(도면상에 도시되지 않음) 등을 심하게 오염시키게 된다.

이에 따라, 음극의 전자빔 방출특성이 저하되어 결과적으로 칼라음극선관의 수명을 단축시키는 결과를 초래하는 문제가 있다.

이를 개선한 것으로, 한국공개특허 97-17786에서는 칼라음극선관의 섀도우마스크에 전자 반사막을 형성함에 있어 비스무스(Bi)를 재료로 하여 증착법에 의해 형성함을 제안하였으나, 통상적인 비스무스의 융점이 270℃인 반면 칼라음극선관 제조공정상의 온도는 약 450℃ 정도까지 올라가므로 이러한 온도에 의해 섀도우마스크에 형성된 비스무스막의 일부가 녹아 섀도우마스크 표면에 뭉치게 되었다.

이에 따라, 섀도우마스크 표면의 전자 반사막이 불균일하게 형성되어 전자빔 반사효과가 섀도우마스크 전면에 균일하지 못하게 되므로 결국 국부적인 온도상승의 원인이 되었으며, 근본적인 섀도우마스크의 도밍현상을 해결할 수는 없었다.

따라서, 본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 섀도우마스크의 전면에 높은 전자반사계수 및 열전도도를 가진 물질로 조성된 전자 반사막을 형성하여 도밍량이 최소화된 섀도우마스크를 제공하는 데 그 목적이 있다.

다른 견지로는, 섀도우마스크의 전면에 전자 반사막을 형성함에 있어 가스 방출량이 적은 방법을 사용함으로써 음극의 오염을 경감하여 결과적으로 칼라음극선관의 수명을 길게 유지하는 데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 칼라음극선관의 구성도.

도 2 는 본 발명에 의한 칼라음극선관용 섀도우마스크의 단면도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

8 : 섀도우마스크 8a : 전자 반사막

8b : 흑화막

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자 반사막 조성물은, 마스크 본체에 열 전달 향상과 녹(rust) 방지를 위한 흑화막과, 타격되는 전자빔을 반사시키기 위한 전자 반사막이 순차적으로 형성되어 있는 칼라음극선관용 섀도우마스크에 있어서:

상기 섀도우마스크의 전자 반사막에,

전자반사계수 및 열전도도가 높은 이리듐(Ir) 또는 이리듐 산화물(Ir₂O)을 포함한다.

선택적으로, 상기 전자 반사막에 소정의 납(Pb)이 더 포함된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전자 반사막은 0.3㎛∼5㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자반사막 형성방법은, 섀도우마스크의 빔 조사면에 열 전달 향상과 녹(rust) 방지를 위한 흑화막 형성 후 그 전면에 전자 반사막을 형성하는 칼라음극선관용 섀도우마스크의 제조방법에 있어서:

상기 전자 반사막을,

(1) 상기 섀도우마스크를 타격하는 전자빔에 대해 전자반사계수 및 열전도도가 높은 이리듐(Ir)을 분말 상태로 소정의 온도 및 시간으로 열처리하여 산화물을 형성하는 공정;

(2) 상기 산화물을 소정의 온도 범위에서 가압하여 증착 펠럿을 형성하는 공정; 및

(3) 소정의 진공챔버 내에서 상기 증착 펠럿을 승화시켜 상기 흑화 처리된 섀도우마스크의 빔 조사면에 증착시키는 공정을 포함하여 형성한다.

바람직하게는, 상기 이리듐을 800℃ 이상에서 30분 이내로 열처리하여 산화시키는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 산화물에 소정의 납(Pb)을 더 첨가하고, 소정의 온도로 가압하여 증착펠럿을 형성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 산화물 및 납(Pb)을 330℃∼400℃ 범위에서 가압하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 이리듐 또는 이리듐 산화물의 높은 전자반사 특성 및 열전도율에 의해 균일한 전자 반사막이 형성되어 안정적인 전자빔 반사특성 및 열방사특성을 구현할 수 있으며, 전자 반사막의 형성방법으로 증착법을 사용하므로 섀도우마스크의 구멍막힘없이 안정적인 빔 방사특성을 구현할 수 있게 됨을 알 수 있다.

그 결과, 섀도우마스크의 도밍량이 현저히 줄어들게 되고, 이에 따라 전자빔의 미스랜딩량도 줄게 되어 표시화면상에 고화질을 구현할 수 있는 것이다.

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

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

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자 반사막에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명이 적용되는 칼라음극선관용 섀도우마스크는 구조적으로 종래와 동일하므로 그 설명을 생략하며, 종래와 동일한 부호를 부여하기로 한다.

도 2 는 본 발명에 의한 칼라음극선관용 섀도우마스크의 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 섀도우마스크(8)에는 열 전달 향상과 녹(rust) 방지를 위한 흑화막(8b)이 형성되고, 흑화처리된 섀도우마스크(8)의 전자빔 조사면 상에는 전자빔에 의한 열방사기능 및 전자반사기능을 가진 전자 반사막(8a)이 형성된다.

이때, 전자 반사막(8a)은 전자반사특성이 우수하고 열전도도가 높은 이리듐(Ir) 또는 이리듐 산화물(Ir₂O)로 조성하여 0.3∼5㎛의 두께로 형성하게 된다.

또한, 이를 조성하기 위한 방법으로는 도포액의 2차 응집이 일어나기 쉬운 분무법 대신 승화에 의한 증발을 이용하는 방법, 즉 저항가열방식, 스퍼트방식, 이온플레이팅방식 등의 증착법을 사용하게 된다.

이하에서 증착법을 이용하여 섀도우마스크(8)에 전자 반사막(8a)을 형성하는 방법을 저항가열방식을 예로 들어 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명에서는 섀도우마스크(8)의 전자 반사막(8a)이 갖추어야할 성질 중 전자반사계수가 높고 열전도도가 높은 이리듐과 같은 금속을 이용하게 되는데, 가공이 용이하도록 분말상태인 이리듐을 이용한다.

이러한 분말상태의 이리듐을 전자 반사막(8a)으로서의 열전도와 열복사 성능 향상을 위해 800℃이상에서 30분 이내로 열처리하여 이리듐 산화물을 생성한다.

또한, 이 산화물 분말을 증착시료로 하기 위하여 저온 가공이 용이하고 전자반사계수가 높은 납(Pb) 분말과 혼합하여 사용하게 되며, 이를 원기둥 형태(지름 5㎜, 길이 5㎝)로 가공한 후 330℃∼400℃ 사이의 온도에서 가압하면 이리듐(Ir) 표면에 묻어있는 납(Pb) 분말이 일단 용융하여 이리듐(Ir) 분말을 응집 소결시키게 된다. 이후, 피복 절단하면 증착 펠럿이 완성된다.

한편, 섀도우마스크(8)는 마스크 성형, 흑화공정, 마스크 프레임 어셈블리 형성, 스크린 형성, 알루미나이징 등의 공정을 거치게 되며, 이러한 마스크 프레임 어셈블리를 저항가열방식으로 초기 진공도 10E-4 Torr하에서 기 형성된 이리듐 산화물 증착 펠럿의 온도가 승화점에 도달할 때까지 예열 후 증착을 실시하여 건조하면 섀도우마스크(8)에 전자 반사막(8a)이 형성되는 것이다.

이때, 전자 반사막(8a)의 두께는 0.3∼5㎛ 정도로 형성함이 바람직하며, 만일 막 두께가 0.3㎛ 미만이면 너무 얇게 형성되므로 전자 반사막(8a)에 의한 열방사 기능 및 전자반사 기능을 원활히 수행할 수 없고, 5㎛를 초과하게 되면 열방사 기능 및 전자반사 기능의 현저한 증가없이 원료만 소비하는 결과를 나타내게 된다.

아래의 표 1 은 종래 전자 반사막에 사용되는 각 조성물과 본 발명에 의한 조성물의 특성을 비교한 것으로, 시료를 제작하여 증착 후 튜브의 스폿 변위량을 가속전압 24㎸, 빔 전류 540㎂에서 알루미늄 킬드강 섀도우마스크 자체 즉, 피복하지 않은 마스크의 변위량을 100으로 하였을 때를 기준으로 빔 오착량 감소율을 측정한 결과이다.

전자반사 시료	전자반사계수(at 30KeV)	열전도율(㎈/㎝.℃.sec, at 20℃)	빔 오착량 감소율(%)
Bi₂O₃	0.48	·	25
Bi	0.50	0.083	25
Pb	0.50	0.020	20
Ir	0.50	0.14	28
Ir₂O+Pb	0.50	·	30

상기 표와 같이 이리듐은 다른 재료에 비해 열전도율 및 빔 오착량 감소율이 가장 높게 나타남을 알 수 있고, 이리듐 산화물의 열전도율을 측정하지는 않았지만 이리듐 자체가 열전도율이 우수하고 뛰어난 전자반사계수와 산화에 의한 열방사 특성이 우수하게 나타남에 유추하여 생각할 수 있으며, 이리듐 산화물에 납 분말을 혼합한 것을 시료로 사용하였을 경우에는 빔 오착량 감소율이 다른 것 보다 우수함을 알 수 있다.

이상에서는 섀도우마스크(8)의 전자 반사막(8a)을 형성함에 있어 이리듐 산화물을 이용한 경우를 설명하였지만, 이리듐 자체의 열전도도 및 전자반사계수가 높으므로 이리듐을 직접 사용할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 열전도율이 높다는 것은 열방사 특성이 우수함을 의미하고, 전자반사계수가 높다는 것은 빔을 보다 많이 반사할 수 있음을 의미하므로 본 발명에 의한 섀도우마스크(8)의 전자 반사막(8a)은 상기한 2가지 성질을 모두 만족할 수 있는 것이다.

한편 비교 예로서, 종래 기술 즉 비스무스 또는 비스무스 산화물을 조성물로 하여 분무법에 의해 섀도우마스크의 전자 반사막을 형성하는 것과 달리, 본 발명은 이리듐 또는 이리듐 산화물을 조성물로 하여 도포액의 2차 응집이 일어나기 쉬운 분무법 대신 증착법을 사용함에 따라 증착 입자가 가스 형태로서 2차 응집을 일으키지 않으므로 구멍 막힘 없는 우수한 섀도우마스크를 제작할 수 있다.

즉, 이 전자 반사막은 증착법에 의해 형성되어 있으므로 이 전자 반사막으로의 불순물 혼입 및 H₂0 등 가스흡착량이 상당히 경감되며, 따라서 가열 및 전자조사 등에 의한 가스 방출량이 매우 적게 되어 음극으로의 오염이 경감되고, 방출수명특성을 양호하게 유지할 수 있어 결과적으로 칼라음극선관의 수명을 길게 유지할 수 있다.

또한, 전자 반사막과 섀도우마스크의 흑화막의 반응에 의해 그 중간층이 경계면에 생성되므로 피막의 밀착력을 강하게 할 수 있어 피막의 부분적 박리에 의한 내전압 특성의 저하를 방지할 수 있다.

이 결과에서, 본 발명에 의하면 전자반사 특성 및 열방사 특성이 우수한 섀도우마스크를 제작할 수 있어 섀도우마스크의 도밍현상 및 전자빔의 미스랜딩량을 현저히 줄일 수 있어 칼라음극선관의 고해상도를 구현할 수 있는 것이다.

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

이와 같은 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.

상술한 설명으로부터 분명한 것은, 본 발명에 의해 열방사 특성 및 전자반사 특성이 우수한 섀도우마스크의 전자 반사막을 형성할 수 있으며, 이에 따라 섀도우마스크의 도밍현상 및 전자빔의 미스랜딩량을 현저히 줄일 수 있다는 것이다.

아울러, 전자 반사막을 형성함에 있어 가열 및 전자조사 등에 의한 가스 발생률을 줄일 수 있는 방법을 적용함으로써 음극 오염을 방지할 수 있어 결과적으로 음극선관의 수명을 연장할 수 있다는 것이다.

Claims

마스크 본체에 흑화막과, 타격되는 전자빔을 반사시키기 위한 전자 반사막이 순차적으로 형성되어 있는 칼라음극선관용 섀도우마스크에 있어서:

상기 섀도우마스크의 전자 반사막에,

전자반사계수 및 열전도도가 높은 이리듐(Ir) 또는 이리듐 산화물(Ir₂O)을 포함한 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자 반사막 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 전자 반사막에 소정의 납(Pb)이 더 포함된 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자 반사막 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 전자 반사막은 0.3㎛∼5㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자반사막 조성물.
섀도우마스크의 빔 조사면에 흑화막 형성 후 그 전면에 전자 반사막을 형성하는 칼라음극선관용 섀도우마스크의 제조방법에 있어서:

상기 전자 반사막을,

(1) 상기 섀도우마스크를 타격하는 전자빔에 대해 전자반사계수 및 열전도도가 높은 이리듐(Ir)을 분말 상태로 소정의 온도 및 시간으로 열처리하여 산화물을 형성하는 공정;

(2) 상기 산화물을 소정의 온도 범위에서 가압하여 증착 펠럿을 형성하는 공정; 및

(3) 소정의 진공챔버 내에서 상기 증착 펠럿을 승화시켜 상기 흑화 처리된 섀도우마스크의 빔 조사면에 증착시키는 공정을 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자 반사막 형성방법.
제 4 항에 있어서,

상기 이리듐을 800℃ 이상에서 30분 이내로 열처리하여 산화시키는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자 반사막 형성방법.
제 4 항에 있어서,

상기 산화물에 소정의 납(Pb)을 더 첨가하고, 소정의 온도로 가압하여 증착펠럿을 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자 반사막 형성방법.
제 6 항에 있어서,

상기 산화물 및 납(Pb)을 330℃∼400℃ 범위에서 가압하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크의 전자 반사막 형성방법.