KR20010018398A - 콘트라스트가 향상된 음극선관 - Google Patents

콘트라스트가 향상된 음극선관 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘트라스트가 향상된 음극선관에 관한 것으로서, 본 발명은 패널; 적색, 녹색 및 청색 형광체들로 이루어지는 형광막 및 필터막을 포함하는 음극선관에 있어서, 상기 필터막은 상기 형광체가 발광할 때 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 금속 필터막; 및 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 착색 필터막을 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관을 제공한다. 본 발명에 의한 음극선관은 형광체 발광 피크의 중복 파장을 선택적으로 흡수할 뿐만 아니라 패널의 외면과 내면에서의 반사를 최소화할 수 있어 휘도의 저하없이 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

Description

콘트라스트가 향상된 음극선관{Cathode layer tube improved in contrast}
본 발명은 음극선관 (cathode ray tube; CRT), 보다 상세하게는 콘트라스트가 향상된 음극선관에 관한 것이다.
음극선관은 돗트 또는 스트라이프상으로 블랙 매트릭스 (BM) 사이에 각각 도포된 적색 (R), 청색 (B) 및 녹색 (G) 형광체가 전자총에서 발사된 전자빔과의 충돌에 의하여 발광함으로써 화면을 표시하는 디스플레이 장치이다.
도 1은 음극선관의 형광면을 개략적으로 도시하는 부분확대 단면도이다. 음극선관의 형광면으로부터 발산되는 빛 중에서 사람이 육안으로 볼 수 있는 빛은 크게 두 종류로 구분할 수 있다. 즉, 전자빔과의 충돌에 의한 형광체의 발광에 의해서 나타나는 빛(1)과 CRT가 사용되는 환경의 외부광원의 빛이 음극선관의 형광면 표면에서 반사되어 나오는 빛이다.
외부광원의 빛이 음극선관의 표면에서 반사되어 나오는 빛은 다시 두가지로 구별되는데, 하나는 패널(10)의 외부표면에서 반사되어 나오는 빛(2)이고, 다른 하나는 패널(10)을 통과하여 패널의 내면과 형광체의 경계면에서 반사되어 나오는 빛(3)이다.
형광체에 의해 만들어지는 빛은 음극선관이 디스플레이하고자 하는 정보를 표시하기 위하여 나타내는 빛으로서 특정 파장의 영역에서 피크를 가지고 있고 이들의 조합에 의하여 원하는 다양한 색으로 표시되게 된다. 따라서, 가시광선에서 연속적인 파장을 갖고 있는 외부광원의 반사광은 형광체가 발광하는 빛 이외의 파장의 빛을 갖게 되고 이는 화면의 콘트라스트를 저해하는 요소로 작용하게 된다.
음극선관의 형광체로서 널리 사용되고 있는 P22 계열 형광체를 예로 들어 이와 같은 현상을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도 2는 P22 계열 형광체의 발광 파장 분포곡선을 나타낸다. ZnS:Ag 형광체(청색)는 450 nm (21)에서, ZnS:Au,Cu,Al 형광체(녹색)는 540nm (22)에서, 그리고 Y2O2S:Eu 형광체(적색)는 630nm (23)에서 주 피크를 가지고 있다.
즉, 도 1의 외광 반사로 인한 빛(2, 3)은 이와 같은 형광체의 발광분포와는 달리 가시광선의 전체 영역에서 연속적인 형태의 발광분포를 가지고 있는 백색광원으로부터 유래한 것이 대부분이어서 도 2의 형광체의 발광 피크들 사이 영역의 빛을 많이 포함하고 있다.
또한, 도 2에 나타난 바와 같이, 청색와 녹색 형광체는 비교적 브로드한 피크 형태를 나타내고 있어서 450nm 내지 550 nm에서 서로 중복되는 부분이 존재하고, 적색 형광체의 피크는 580nm 부근에서 많은 사이드 밴드를 갖고 있으며, 이들 모두 음극선관의 콘트라스트를 저하시키는 요인으로 알려져 있다. 또한, 580nm 부근에서는 외광 및 눈의 시감도 효율(luminous efficiency)이 크기 때문에, 580nm 부근의 빛을 선택적으로 흡수하게 되면, 외부광을 효과적으로 흡수할 수 있고 형광체의 발광효율을 저하시키지 않으면서 형광체간 중복파장의 빛을 흡수하여 색순도를 향상시킬 수 있다.
한편, 580nm의 빛을 선택적으로 흡수하는 경우에는 음극선관의 전체적인 색감(body color)이 청자색 색채를 띄기 때문에 이에 대한 보색효과를 발휘시켜 무채색감을 주기 위해서는 410nm 부근의 빛을 추가적으로 흡수해주는 것이 바람직하다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 580nm, 500nm 및 410nm 부근의 빛을 선택적으로 흡수하도록 함으로써 음극선관의 콘트라스트를 향상시키고자 하는 노력이 계속되어 왔다.
구체적으로 예를 들면, 미국특허 제5,200,667호, 제5,315,209호 및 제5,218,268호는 특정파장의 빛을 흡수하는 염료 또는 안료를 포함하는 필름층을 음극선관의 형광면 외면에 형성하는 방법을 개시하고 있다. 다른 방법으로는, 굴절률이 서로 다른 복수개의 투명 산화물층을 음극선관의 형광면 외면을 코팅하고 코팅의 두께을 조절함으로써 광간섭 현상에 의하여 외면 반사를 줄이는 방법이 있다.
그러나, 상기 방법들은 음극선관의 외면 반사를 감소시킴으로써 콘트라스트 향상을 꾀하고 있으나, 패널 내면과 형광체와의 경계면에서 발생하는 빛의 반사를 줄여주지 못한다는 문제가 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 미국특허 제4,019,905호, 제4,132,919호 또는 제5,627429호 등에서는 패널의 내면과 형광막 사이에 특정 파장대의 빛을 흡수할 수 있는 안료를 함유하는 중간층을 형성하는 방법을 개시하고 있고, 미국특허 제5,068,568호, 제5,179,318호 등은 패널의 내면과 형광막 사이에 저굴절률층과 고굴절률층을 번갈아 적층하여 광간섭 현상을 이용하는 방법을 개시하고 있다.
따라서, 본 발명은 광간섭 현상 또는 안료 만을 사용하는 경우보다 효과적으로 음극선관 패널의 표면 또는 내면 반사를 최소화할 수 있으며, 형광체 발광 피크의 중복 파장을 상대적으로 많이 흡수함으로써 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 음극선관의 제공을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 음극선관을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 음극선관의 형광면의 구조를 개략적을 도시하는 부분확대 단면도이다.
도 2는 형광체의 발광 분포곡선을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 음극선관의 부분확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극선관의 부분확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 음극선관의 부분확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 음극선관의 부분확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 음극선관의 부분확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 음극선관의 부분확대 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 음극선관의 부분확대 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 음극선관의 부분확대 단면도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10... 패널
11... 필터막
11a, 11b... 금속 필터막
12... 형광체
13... 블랙 매트릭스
15... 금속 증착막
18... 착색 입자
20... 착색 필터막
본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여,
패널; 적색, 녹색 및 청색 형광체들로 이루어지는 형광막 및 필터막을 포함하는 음극선관에 있어서,
상기 필터막은 상기 형광체가 발광할 때 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 금속 필터막; 및 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 착색 필터막을 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 필터막이 상기 패널과 형광막 사이에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 필터막이 상기 패널의 외부에 노출되는 면에 형성될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 상기 금속 필터막과 상기 착색 필터막중 어느 하나는 상기 패널의 외부에 노출되는 면에 형성되고, 나머지 하나는 상기 패널과 형광막 사이에 형성될 수 있다.
상기 경우에, 상기 패널의 외면에 형성되는 필터막과 상기 패널 외면 사이에 인듐 주석 산화물을 함유하는 도전막을 더 포함하고, 상기 패널외면에 형성되는 필터막이 상기 패널의 최외각에서 반사방지막의 기능도 할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 제2 필터막을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 제2 필터막을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자와, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 함께 분산되어 있는 제2 필터막을 더 구비할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,
패널; 적색, 녹색 및 청색 형광체들로 이루어지는 형광막 및 필터막을 포함하는 음극선관에 있어서,
상기 필터막은 상기 형광체가 발광할 때 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자 및 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 함께 분산되어 이루어진 것을 특징으로 하는 음극선관을 제공한다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 상기 필터막이 상기 패널과 형광막 사이에 형성될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 상기 필터막이 상기 패널의 외부에 노출되는 면에 형성될 수 있다.
상기 경우에, 상기 필터막과 상기 패널 외면 사이에 인듐 주석 산화물을 함유하는 도전막을 더 포함하고, 상기 필터막이 상기 패널의 최외각에서 반사방지막의 기능도 할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 제2 필터막을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 제2 필터막을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자와, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 함께 분산되어 있는 제2 필터막을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 음극선관에 구비되는 필터막에 사용되는 상기 금속 미립자는 금, 은, 구리, 백금 및 팔라듐 미립자로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 미립자인 것이 바람직하다.
상기 착색 입자는 무기 안료, 무기 염료, 유기 안료 및 유기염료로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 유전체 매트릭스는 실리카, 티타니아, 지르코니아 및 알루미나로부터 선택되는 하나 이상의 유전체로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 상기 필터막이 2종류 이상의 금속 미립자를 포함하여 선택적으로 흡수하는 빛의 파장대가 2개 이상일 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 상기 필터막이 2종류 이상의 착색 입자를 포함하여 선택적으로 흡수하는 빛의 파장대가 2개 이상일 수 있다.
이하에서는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 음극선관의 콘트라스트 향상은 패널 외면과 내면에서의 반사를 줄이고, 적색 형광체의 580nm 부근의 파장이나 적색, 녹색 및 청색 형광체의 각각의 주 피크 사이 파장대의 빛을 선택적으로 흡수함으로써 가능하다고 할 수 있다.
무기 및 유기 안료 또는 염료와 같은 착색 입자를 함유하는 필터막을 사용하여 음극선관의 콘트라스트를 향상시키는 방법은 전술한 바와 같이 널리 알려져 있다.
본 발명에서는 이러한 착색 입자 외에도 특정 파장의 빛을 흡수할 수 있는 금속 미립자의 공명흡수(Surface Plasma Resonance; SPR) 현상을 이용함으로써 형광체의 발광 피크들 사이의 특정 파장의 빛을 효과적으로 흡수하도록 함으로써 음극선관의 콘트라스트를 향상시키는 것을 특징으로 한다.
금속 미립자의 공명흡수 현상이란, 실리카, 티타니아, 지르코니아, 알루미나와 같은 유전체 매트릭스내에 분산되어 있는 나노사이즈의 금속 미립자가 외부에서 가해지는 전기장에 대해 입자 표면에 있는 전도전자들이 공명하면서 가시광선 영역의 흡수밴드를 갖는 현상을 의미한다(J. Opt. Soc. Am. B vol.3, No.12/ Dec. 1986, pp 1647-1655). 여기에서 상기 "나노사이즈"란 용어는 수 나노미터 내지 수백 나노미터의 크기 즉, 1 나노미터 이상, 1 미크론 미만의 크기를 나타낸다.
구체적으로 예를 들면, 유전체 매트릭스가 실리카이고, 100 나노미터 이하 금속 미립자가 금(Au)인 경우에는 530nm, 은(Ag)인 경우에는 410nm, 구리(Cu)인 경우에는 580nm 부근의 빛을 강하게 흡수한다. 백금(Pt) 이나 팔라듐(Pd)의 경우에는 매트릭스의 종류에 따라 380nm 내지 800nm에 걸쳐 브로드하게 흡수한다.
이러한 흡수 파장의 위치는 유전체 매트릭스의 종류(즉, 굴절률), 금속의 종류, 금속 미립자의 크기 등에 의해 결정되며, 편극도가 큰 제2성분의 유전체가 첨가되어 전체적인 굴절률이 커질수록 흡수피크가 장파장 쪽으로 이동한다.
참고로, 실리카의 굴절률은 1.52, 알루미나의 굴절률은 1.76, 지르코니아의 굴절률은 2.2, 티타니아의 굴절률은 2.5-2.7이다.
금속의 종류는 주기율표에서 금속으로 분류되는 원소, 즉 전이금속, 알칼리족 금소, 알칼리토금속 등을 포함한다. 그 중에서도 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐은 특히 가시광선 영역에서 흡수가 일어나기 때문에 더욱 바람직하다.
금속의 종류에 따라 다소 차이는 있겠지만, 일반적으로 금속 미립자의 크기가 약 100 나노미터 이하인 경우에는 미립자의 크기가 커질수록 흡수 강도가 커지는 경향이 있다. 그러나, 100 나노미터를 초과하는 경우에는 크기가 커질수록 흡수 피크의 위치가 장파장 쪽으로 이동한다. 따라서, 금속 미립자의 크기는 흡수 강도와 흡수 피크의 위치 모두에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 상기 흡수 강도는 금속 미립자의 크기 및 함량과, 상기 제2성분 유전체의 첨가량에도 의존한다.
본 발명에 있어서, 바람직한 금속 미립자의 함량은 유전체 매트릭스의 총 몰수를 기준으로 1 내지 20몰%이다. 금속 미립자의 함량이 이 범위 내라면, 흡수시키고자 하는 빛의 파장 및 흡수 강도를 적절하게 조절할 수 있다.
따라서, 흡수피크가 530nm에 위치하는 금(Au) 미립자와 실리카 매트릭스를 예로들어, 580nm 부근에 위치하는 파장을 흡수하기 위해서는 다음과 같은 방법을 생각할 수 있다.
첫째, 제2성분으로서 편극도 및 굴절률이 큰 티타니아, 지르코니아 또는 알루미나를 실리카 매트릭스에 첨가하여 흡수피크를 장파장 쪽으로 이동시키고, 그 첨가량으로 흡수피크의 강도를 조절한다. 흡수피크의 강도는 패널의 투과도나 필터막의 농도 등을 고려하여 결정되어야 하며, 일반적으로 피크 폭이 좁고 강도는 큰 것이 바람직하다.
둘째, 제2성분을 첨가하지 않고, 금속 미립자의 크기가 커지도록 한다. 즉, 상기 금속 미립자는 졸겔법에 의하여 음극선관 패널에 도포되는데, 실리카졸 합성시 물의 첨가량, 산촉매의 종류 및 첨가량, 열처리 단계에서의 승온속도를 조절함으로써 매트릭스의 구조를 변화시켜 형성되는 금속입자의 크기를 변화시킬 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 첨가되는 물의 양을 늘리거나 열처리 시간이 길어지면 금속 입자의 크기가 커진다.
한편, 유전체 매트릭스에 금속 미립자와 함께 분산되거나 별개의 유전체 매트릭스 층에 분산되는 착색 입자는 가시광선 영역의 특정 파장대의 빛을 흡수할 수 있는 무기 또는 유기 안료, 무기 또는 유기 염료중에서 선택될 수 있으며, 이들은 당업계 공지되어 있다.
그중에서도 본 발명에서 사용하기에 특히 바람직한 착색 입자로는 레드 안료로는 Fe2O3, 그린 안료로는 TiO2·CoO·NiO·ZrO2, 블루 안료로는 CoO·Al2O3등이 있다.
이러한 착색 입자는 특정 파장대, 예를 들면 580nm 부근의 파장대를 보다 효과적으로 흡수할 수 있도록 하기 위하여 그 흡수 파장대가 상기 금속 미립자가 흡수하는 파장대와 동일하게 되도록 선택할 수 있다.
한편, 580nm 부근의 빛을 선택적으로 흡수하게 되는 경우에는 전체적인 색감에 무채색감을 주기 위해서 410nm 부근의 빛을 흡수해 줄 수 있는데, 착색 입자 및 금속 미립자의 흡수 파장대를 서로 달리하여 콘트라스트 향상 및 색감 향상도 가능하다. 즉, 안료의 경우에는 블루안료가 580nm의 빛을 흡수하도록 하고 무채색감을 주기 위해서는 레드안료를 소정량 함께 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 착색 미립자와 함께 사용되는 금속 미립자의 종류 및 함량, 매트릭스의 종류 및 성분비 등을 조절함으로써 굳이 블루안료나 레드안료의 사용에 구애받지 않으면서 다양한 방법으로 색감 및 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시 태양을 살펴보고자 하며, 동일한 참조부호는 동일한 요소를 의미한다. 하기 실시 태양은 580nm와 410nm 부근 파장을 예로 들어 필터막이 선택적으로 흡수하는 파장대가 1개 또는 2개인 경우만을 예로 들고 있으나 이에 한정되지 않으며, 콘트라스트 향상을 위해 흡수가능한 파장대의 수에 따라 3개 이상의 층을 형성하는 것도 가능하며, 하나의 층에 여러 종류의 금속 미립자 또는 착색 입자를 분산시키는 것도 가능하다.
도 3은 패널(10) 내면의 반사를 최소화해 주면서, 특정 파장대의 빛, 구체적으로 예를 들면, 적색 형광체의 주 피크와 녹색 형광체의 주 피크 사이 파장대, 특히 580nm 부근의 파장을 흡수하기 위한, 금속 미립자와 착색 입자가 함께 유전체 매트릭스에 분산된 필터막(11)이 패널(10)과 형광막(12) 사이에 형성된 음극선관의 부분확대 단면도이다.
도 3의 구조를 갖는 음극선관의 다른 실시예로는, 금속 미립자와 착색입자의 흡수파장을 달리하거나, 2종류 이상의 금속 또는 착색 입자를 사용 흡수파장대가 복수개가 되도록 할 수 있다.
또한, 도 3은 블랙 매트릭스(13)를 형성한 후 필터막(11)을 형성한 경우를 도시하고 있으나, 블랙 매트릭스 형성 순서는 본 발명에서 중요한 의미를 갖지 않기 때문에 필터막(11)을 형성한 후에 블랙 매트릭스(13)를 형성하는 것도 가능하며, 이하에서도 마찬가지이다.
도 4는 금속 미립자와 착색 입자가 함께 분산된 필터막 대신 금속 미립자만이 분산된 필터막(11a)과 착색 입자만이 분산된 착색 필터막(20)이 별개로 형성된 경우를 도시한다. 각각의 필터막의 흡수파장을 조절할 수 있음은 전술한 바와 같다. 상기 금속 필터막(11a)과 착색 필터막(20)의 적층 순서는 중요하지 않으며, 순서가 서로 바뀌어도 무방하다.
또한, 도 4는 층이 2개 형성된 경우만을 도시하고 있으나, 경우에 따라서는 2개 이상의 층을 포함하는 필터막을 형성할 수 있다. 즉, 580nm 및 410nm 외에, 녹색 형광체와 청색 형광체 발광 피크의 중복 부분인 500nm 부근의 빛을 더 흡수하도록 하여 콘트라스트 향상에 기여할 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 바와 같은 금속 미립자 및 착색 입자가 분산된 필터막이 패널의 외면에 형성된 경우를 도시하고 있다. 이 경우는 패널 내면 반사보다 외면 반사를 줄여주는 효과가 있다. 도시하지는 않았지만, 도 5와 같이 패널 외면에 필터막을 형성하는 경우에도 흡수파장의 위치를 달리하는 복수개의 층을 형성할 수 있음은 물론이다.
도 6은 패널(10) 외면에는 착색 입자(18)만 분산된 착색 필터막(20)을 형성하고, 패널(10)의 내면과 형광막(12) 사이에는 금속 미립자가 분산된 금속 필터막(11a)를 형성한 경우이다. 물론, 도 7과 같이 착색 필터막(20)과 금속 필터막(11a)의 위치가 서로 바뀌어도 무방하다.
도 8은 패널 외면에 도전성을 부여하는 도전막(17)과 이를 보호하거나 반사를 방지하는 보호막 또는 반사방지막(11a)이 패널 외면에 형성되고, 패널 내면에는 착색 입자가 분산된 착색 필터막(20)이 형성된 음극선관의 부분확대 단면도이다. 일반적으로, 상기 도전막(17)은 도전성 부여제로서 인듐 주석 산화물(ITO)을 사용하고, 반사방지막(11a)으로는 실리카를 사용하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 상기 반사방지막을 형성할 때 사용되는 실리카졸에 금속 미립자를 함유시키게 되면, 본 발명에서 의도하는 선택적 파장 흡수 효과도 아울러 갖춘 필터막(11a)이 반사방지막의 역할도 할 수 있다. 도 8의 경우에도 착색 필터막(20)과 금속 필터막(11a)의 위치가 서로 바뀔 수 있음은 물론이다.
도 9와 도 10은 복수개의 층을 형성한 본 발명의 실시예들을 도시하는 것으로서, 패널의 내면 및 /또는 외면에 금속 미립자와 착색입자가 함께 분산된 필터막(11) 외에도 금속 미립자만 분산된 필터막(11a, 11b), 착색 입자만 분산된 필터막(20) 등을 다양하게 조합시킬 수 있음을 보여준다.
이하에서는 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시적인 것으로서, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
〈실시예 1〉
테트라오르토실리케이트(TEOS) 4.5g을 시약급 메탄올 30g, 에탄올 30g 및 n-부탄올 12g과 순수 4g을 혼합한 용매에 분산시켰다. 상기 분산액에 HAuCl4·4H2O 0.5g을 첨가하여 실온에서 약 24시간 동안 교반하여 용액 A를 준비하였다.
티타늄 이소프로폭사이드(TIP) 25g에 에탄올 36g, 순수 1.8g, 염산(35% 농도) 2.5g을 차례로 부가하고, 실온에서 24시간동안 교반하여 용액 B를 준비하였다.
상기 용액 A 12g, 용액 B 3g 및 에탄올 12g을 혼합하고, 레드 안료(Fe2O3) 0.064g, 블루 안료(CoO·Al2O3) 1g, 디메틸포름아미드 6g을 첨가하여 금 함량은 12몰%이고, 티타니아와 실리카의 배합비는 1:1 몰비인 도포액을 제조하였다.
약 150rpm으로 회전하는 세정된 17인치 모니터 패널에 블랙 매트릭스를 형성한 후 상기 도포액 50ml를 적하하여 스핀코팅하였다. 코팅된 패널을 450℃로 유지된 소성로에 넣어 30분간 소성하여 도 3에 도시된 것과 같은 구조의 음극선관을 제조하였다.
〈실시예 2〉
금속염으로서 HAuCl4대신 NaAuCl4를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
〈실시예 3〉
금속염으로서 HAuCl4대신 AuCl3를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
〈실시예 4〉
테트라오르토실리케이트(TEOS)와 티타늄 이소프로폭사이드(TIP) 대신 지르코늄 에톡사이드(Zr(OC2H5)4)와 알루미늄 sec-부톡사이드(Al(OC4H9)4)를 사용하여 지르코니아와 알루미나의 몰비가 4:1이 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
〈실시예 5〉
실시예 1 의 도포액을 패널의 외면에 직접 코팅하고, 소성온도는 200 내지 250℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도 5에 도시된 구조를 갖는 음극선관을 제조하였다.
〈실시예 6〉
실시예 5에서 제조한 음극선관의 패널을 100℃로 예열한 다음, 순수와 하이드라진을 9:1 중량비로 혼합한 용액을 다시 코팅하고, 200℃로 소성하였다.
〈실시예 7〉
금속 염으로서 HAuCl4대신 NaAuCl4를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 실시하였다.
〈실시예 8〉
금속 염으로서 HAuCl4대신 NaAuCl4를 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 실시하였다.
〈실시예 9〉
평균 입경 80nm의 인듐 주석 산화물(ITO) 2.5g을 메탄올 20g, 에탄올 67.5g, 및 n-부탄올 10g을 혼합한 혼합용매에 분산시켜 제1 도포액을 준비하였다.
실시예 1의 용액 A 12g, 용액 B 3g 및 에탄올 12g을 혼합하여 제2 도포액으로 준비하였다.
순수 23.64g, 디에틸렌글리콜 2.36g, 블루 안료(CoO·Al2O3) 3.75g, 레드 안료(Fe2O3) 0.245g을 혼합한 후 10% 포타슘 실리케이트 3g, 0.009588g의 계면활성제(OROTAN; 카르복실산 폴리머의 소듐염, Rohm ＆ Haas Co.) 및 0.026g의 소포제(PES; 폴리옥시프로필렌 및 폴리옥시에틸렌의 공중합체, BASF 제품)를 첨가하여 제3 도포액을 준비하였다.
먼저, 제1 도포액 50ml를 패널 외면에 스핀코팅한 다음, 그 위에 제2 도포액 50ml를 동일한 방법으로 스핀코팅하고, 패널 외면에는 제3 도포액을 스핀코팅하여 도 8에 도시된 구조를 갖는 음극선관을 제조하였다.
〈실시예 10〉
실시예 9에서 제조한 음극선관의 패널을 실시예 6과 동일한 방법으로 후처리 하였다.
〈실시예 11〉
금속 염으로서 HAuCl4대신 NaAuCl4를 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 실시하였다.
〈실시예 12〉
금속 염으로서 HAuCl4대신 NaAuCl4를 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일한 방법으로 실시하였다.
상기 실시예 1-12에서 제조된 음극선관은 모두 흡수파장이 580nm이고, 무채색감을 띄며 콘트라스트, 휘도 및 내구성 테스트 결과도 모두 양호하였다.
〈실시예 13〉
금속염으로서 HAuCl4 대신 AgNO3를 사용하고 은 함량을 5몰%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제2 도포액을 제조하고, 실시예 1의 도포액을 제1 도포액으로 준비하였다. 제1 도포액을 패널에 스핀코팅한 다음 제2 도포액을 스핀코팅한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도 9에 도시된 것과 같은 구조를 갖는 음극선관을 제조하였다.
〈실시예 14〉
HAuCl4·4H2O와 AgNO3를 함께 사용하여 금과 은 함량이 유전체 매트릭스의 총몰수를 기준으로 각각 12몰% 및 5몰%가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
상기 실시예 13-14에서 제조된 음극선관의 성능 테스트 결과, 흡수 파장은 580nm와 410nm로 나타났고, 무채색감을 띄며 콘트라스트, 휘도 및 내구성 테스트 결과도 모두 양호하였다.
본 발명에 의한 음극선관은 보다 효과적으로 형광체 발광 피크의 중복 파장을 흡수할 뿐만 아니라 패널의 외면과 내면에서의 반사를 최소화할 수 있어 휘도의 저하없이 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 또한, 졸겔법에 의하여 손쉽게 제조되는 금속 미립자 및 착색 입자 분산 필터막은 안료나 염료만을 사용하는 경우에 비해 보다 효과적으로 흡수색의 순도나 강도를 조절할 수 있고, 부착성 또한 뛰어나 음극선관의 내구성도 향상된다.

Claims (25)

  1. 패널; 적색, 녹색 및 청색 형광체들로 이루어지는 형광막 및 필터막을 포함하는 음극선관에 있어서,
    상기 필터막은 상기 형광체가 발광할 때 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 금속 필터막; 및 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 착색 필터막을 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필터막이 상기 패널과 형광막 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관.
  3. 제1항에 있어서, 상기 필터막이 상기 패널의 외부에 노출되는 면에 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 필터막과 상기 착색 필터막중 어느 하나는 상기 패널의 외부에 노출되는 면에 형성되고, 나머지 하나는 상기 패널과 형광막 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관.
  5. 제4항에 있어서, 상기 패널의 외면에 형성되는 필터막과 상기 패널 외면 사이에 인듐 주석 산화물을 함유하는 도전막을 더 포함하고, 상기 패널외면에 형성되는 필터막이 상기 패널의 최외각에서 반사방지막의 기능도 하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  6. 제1항에 있어서, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 제2 필터막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  7. 제1항에 있어서, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 제2 필터막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  8. 제1항에 있어서, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자와, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 함께 분산되어 있는 제2 필터막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  9. 제1항에 있어서, 상기 금속 미립자는 금, 은, 구리, 백금 및 팔라듐 미립자로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 미립자인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  10. 제1항에 있어서, 상기 착색 입자는 무기 안료, 무기 염료, 유기 안료 및 유기염료로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  11. 제1항에 있어서, 상기 유전체 매트릭스는 실리카, 티타니아, 지르코니아 및 알루미나로부터 선택되는 하나 이상의 유전체로 이루어진 것을 특징으로 하는 음극선관.
  12. 제1항에 있어서, 상기 필터막이 2종류 이상의 금속 미립자를 포함하여 선택적으로 흡수하는 빛의 파장대가 2개 이상인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  13. 제1항에 있어서, 상기 필터막이 2종류 이상의 착색 입자를 포함하여 선택적으로 흡수하는 빛의 파장대가 2개 이상인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  14. 패널; 적색, 녹색 및 청색 형광체들로 이루어지는 형광막 및 필터막을 포함하는 음극선관에 있어서,
    상기 필터막은 상기 형광체가 발광할 때 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자 및 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 함께 분산되어 이루어진 것을 특징으로 하는 음극선관.
  15. 제14항에 있어서, 상기 필터막이 상기 패널과 형광막 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관.
  16. 제14항에 있어서, 상기 필터막이 상기 패널의 외부에 노출되는 면에 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관.
  17. 제16항에 있어서, 상기 필터막과 상기 패널 외면 사이에 인듐 주석 산화물을 함유하는 도전막을 더 포함하고, 상기 필터막이 상기 패널의 최외각에서 반사방지막의 기능도 하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  18. 제14항에 있어서, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 제2 필터막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  19. 제14항에 있어서, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 분산되어 있는 제2 필터막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  20. 제14항에 있어서, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 공명흡수하는 나노사이즈의 금속 미립자와, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하는 착색 입자가 유전체 매트릭스에 함께 분산되어 있는 제2 필터막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  21. 제14항에 있어서, 상기 금속 미립자는 금, 은, 구리, 백금 및 팔라듐 미립자로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 미립자인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  22. 제14항에 있어서, 상기 착색 입자는 무기 안료, 무기 염료, 유기 안료 및 유기염료로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  23. 제14항에 있어서, 상기 유전체 매트릭스는 실리카, 티타니아, 지르코니아 및 알루미나로부터 선택되는 하나 이상의 유전체로 이루어진 것을 특징으로 하는 음극선관.
  24. 제14항에 있어서, 상기 필터막이 2종류 이상의 금속 미립자를 포함하여 선택적으로 흡수하는 빛의 파장대가 2개 이상인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  25. 제14항에 있어서, 상기 필터막이 2종류 이상의 착색 입자를 포함하여 선택적으로 흡수하는 빛의 파장대가 2개 이상인 것을 특징으로 하는 음극선관.
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