KR20010019430A

KR20010019430A - 섀도우마스크를 구비한 음극선관

Info

Publication number: KR20010019430A
Application number: KR1019990035828A
Authority: KR
Inventors: 한용; 박창원
Original assignee: 김순택; 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2001-03-15
Also published as: KR100319102B1

Abstract

반사저감물질층이 표면에 형성된 섀도우마스크를 구비한 음극선관에 관하여 개시한다. 반사저감물질층은 알루미늄, 멀라이트(3Al₂O₃ㆍ2SiO₂), 베타-스폰듀멘(Li₂OㆍAl₂O₃ㆍ4SiO₂), 3Li₂Oㆍ7B₂O₃, Li₂B₄O₇및 카본 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 음극선관 내의 발광을 원하지 않는 영역에서의 비고의적인 발광, 즉 배경발광 또는 인접발광이 상기 섀도우마스크의 반사저감기능에 의해 감소됨으로써, 목적하는 발광영역에서의 콘트라스트 및 색순도를 향상시킬 수 있다.

Description

섀도우마스크를 구비한 음극선관{Cathod ray tube having a shadow mask}

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음극선관 내부에서 발생되는 배경발광, 인접발광 또는 1차 발광빛에 의한 2차 발광현상을 억제함으로써 개선된 콘트라스트 및 색순도를 구현할 수 있도록 하는 내표면에 반사저감물질층이 형성되어 있는 섀도우마스크를 구비한 음극선관에 관한 것이다.

음극선관의 콘트라스트 및 색순도를 저하시키는 요인으로 가장 중요한 것으로는, 음극선관 내부에서 발생되는 전자빔 또는 빛의 재반사로 인하여 초래되는 배경발광 또는 인접발광을 들 수 있다. 이러한 배경발광과 인접발광은 전자빔 또는 빛의 반사로부터 초래된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 음극선관 내부에서 초래되는 배경발광과 인접발광에 대해 설명하기로 하고, 그 문제점을 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 1 및 도 2는 종래의 음극선관 내부에서 발생되는 배경발광과 인접발광을 설명하기 위해 도시한 음극선관의 개략단면도이며, 도 2는 도 1의 섀도우마스크를 통과한 프라이머리 전자빔에 의한 발광현상을 설명하기 위한 상세도이다.

도 1을 참조하여 배경발광과 인접발광에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 음극선관(10) 내에 구비된 전자총(미도시)에서 출발(화살표 30 참조)한 프라이머리 전자빔은 섀도우마스크(20)의 내측면에 의해 약 80% 정도가 반사(화살표 35 참조)되고, 약 20%만이 섀도우마스크(20)의 간극을 통과하여 브라운관(27)의 형광막(25)에 도달(화살표 50 참조)한다. 상기 형광막(25)에 도달하여, 목적하는 발광영역에 형성되어 있는 형광체를 발광(화살표 55 참조)시킨다. 상기 화살표 55에 의한 발광은 목적하는 발광영역에서의 발광으로서 "1차 발광"이라 한다.

상기 섀도우마스크(20)의 차폐영역에 의해 반사된 전자빔(화살표 35 참조)은 음극선관(10) 내측벽에 구비된 내측쉴드(15)에 입사된 후, 재반사됨으로써 다시 섀도우마스크(20)의 다른 영역에 위치한 간극을 통과하여 상당량의 전자빔이 브라운관 내면의 형광막에 도달(화살표 40 참조)하게 되고, 이로써 발광을 의도하지 않았던 영역에 있는 형광체가 발광(화살표 45 참조)된다. 이러한 현상은, 일회의 전자빔의 조사만으로도 반사 및 재반사의 반복 메카니즘에 의해 수회 반복될 수 있다. 따라서, 전자빔이 연속적으로 조사되는 경우에는, 상기와 같은 비고의적인 영역에서의 발광이 브라운관(27)의 일부분이 아닌 브라운관(27) 형광막 전체에서 균일한 정도로 일어나게 된다. 이러한 발광을 "배경발광"이라 한다.

이러한 배경발광이 심하게 일어나는 경우에는 특정 파장대에서의 발광의 강도가 상대적으로 감소하게 됨으로써 결국은 화질의 콘트라스트 및 색순도가 저하될 수 있다.

종래에 섀도우마스크의 전자 반사율은 입사각 또는 재질에 따라 약 25% 내지 50%의 범위를 가지며, 내측쉴드의 경우는 약 25% 이상이다. 상기와 같은 전자반사율 특성을 가진 물질로 이루어진 음극선관 내부를 구성하는 부품들을 종합적으로 고려하면, 프라이머리 전자빔의 약 3% 내지 8%가 배경발광에 관여하고 있다.

한편, 섀도우마스크(20)의 간극을 통과하여 형광막에 도달(화살표 50 참조)한 약 20% 정도의 전자빔 중 형광체에 의해 일부가 반사(화살표 60 참조)되며, 상기 반사된 전자빔은 섀도우마스크(20)의 외표면에 입사된 후, 재반사(화살표 65 참조)된다. 따라서, 목적하는 발광영역에 인접한 영역에 위치한 형광체를 발광(화살표 70 참조)시킴으로써 의도하지 않았던 발광이 초래된다. 이를 "인접발광"이라고 한다. 이러한 인접발광도 상기 배경발광과 마찬가지로 비고의적인 발광이다. 인접발광의 경우는, 형광체의 통상적인 반사율이 약 28% 정도이므로, 프라이머리 전자빔의 약 1 내지 2%의 전자빔이 인접발광에 관여함을 알 수 있다. 이때, 전자빔의 반사는 비탄성충돌이기 때문에, 반사과정에서 전자빔의 에너지의 일부가 손실된다. 따라서, 반사된 전자빔의 에너지는 프라이머리 전자빔보다는 작아진다. 그러나, 반사된 전자빔이 보유하고 있는 에너지만으로도 형광체를 발광시키기에는 충분할 수 있다. 음극선관을 구성하는 각종 부품, 예컨대 내측쉴드, 섀도우마스크, 형광체 등이 제품 종류에 따라 다소 차이는 있지만, 평균적으로 프라이머리 전자빔의 약 1% 내지 3%의 양이 발광 영역과 인접한 영역에서 발광을 일으킴으로써 콘트라스트 및 색순도가 저하될 수 있다.

도 2를 참조하여 음극선관 내에서 형광체에서 발생된 1차 발광의 발광빛의 다양한 형태의 반사를 통해 초래되는 목적하지 않는 인접 영역에서 발생되는 발광에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 프라이머리 전자빔이 섀도우마스크의 간극을 통과(화살표 30 참조)하고, 알루미늄 증착막(22)을 통과하여 그 내부의 형광체를 1차 발광(화살표 55 참조)시킨다.

상기 화살표 55로 참조되는 1차 발광에 의한 발광빛이 반사되면서 다양한 경로를 거쳐 목적하는 발광영역 이외의 영역에서의 발광이 일어나는 것을 "2차 발광"이라 하며, 상기 2차 발광의 유형은 하기 세 가지가 가장 일반적이다.

첫째는, 발광빛의 일부가 알루미늄 증착막(22)을 통과하여, 섀도우마스크(20)의 외측면에 입사된 후, 재반사되어 인접 영역에 위치한 형광체(24)를 발광시키는(화살표 80 참조) 것이다.

둘째는, 발광빛의 다른 일부는 섀도우마스크를 통과(화살표 75 참조)하여, 내측쉴드(도 1의 "15") 등의 음극선관 내부의 다른 부품에 의해 반사된 후, 임의의 경로를 거쳐 브라운관(27)의 임의의 영역에 형성되어 있는 형광체(24)를 발광시키는(화살표 85 참조) 것이다.

마지막 셋째는, 발광빛의 또다른 일부가 형광체/진공/유리패널 등의 계면 산란에 의해 인접 영역으로 누설되어(화살표 90 참조) 목적하는 영역의 인접 영역에서 발광이 일어나게 되는 것이다.

한편, 전술한 다양한 유형의 상기 2차 발광은, 배경 발광을 일으키는 반사 전자빔의 약 2% 내지 20% 정도에 기인한다. 따라서, 상기 2차 발광은 전술한 배경발광이나 인접발광에 비해 상대적으로 미약하다. 그러나, 소정 영역에서의 형광체 발광을 정밀하게 제어하고자 하는 경우에는 상기 2차 발광 또한 중요한 문제점으로 대두될 수 있다.

전술한 바와 같이, 종래의 음극선관은 그 내부의 전자빔 또는 1차 발광빛의 반사 또는 재반사 메카니즘(도 1의 화살표 35 참조, 도 2의 화살표 75 참조)에 의해 목적하지 않는 발광영역에서 비고의적인 발광현상이 초래됨으로써, 실제 목적하는 영역에서의 발광 효율은 저하되는 문제점을 갖고 있다. 또한, 종래의 음극선관의 섀도우마스크은 전자총의 대향면에 전자반사를 목적으로 비스무트산화물과 같은 원자번호가 큰 물질의 산화물이 형성되어 상기와 같은 비고의적인 발광현상이 더욱 증가될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전자빔 또는 빛이 음극선관 내에서 재반사되면서 초래되는 배경발광, 인접발광 및 1차 발광빛에 의한 2차 발광현상을 억제함으로써 음극선관의 콘트라스트 및 색순도가 저하되는 문제를 해결하고자 함에 있다.

본 발명은 이러한 기술적 과제를 달성할 수 있는 섀도우마스크를 구비하는 음극선관을 제공함을 목적으로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 섀도우마스크를 구비한 음극선관 내에서의 전술한 종래의 발광현상이 감소되는 것을 설명하기 위한 개략도이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 표면에 알루미늄, Al₂O₃, 멀라이트(3Al₂O₃ㆍ2SiO₂), 베타-스폰듀멘(Li₂OㆍAl₂O₃ㆍ4SiO₂), 3Li₂Oㆍ7B₂O₃, Li₂B₄O₇, 제올라이트 및 카본과 같은 물질군 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하여 이루어진 반사저감물질층이 형성된 섀도우 마스크를 구비하는 음극선관을 제공함을 특징으로 한다.

이때, 상기 반사저감물질층은 상기 섀도우마스크의 재질로 사용될 수 있음은 물론, 상기 섀도우마스크 표면에 입사되는 전자빔 또는 발광빛의 반사를 낮추기 위한 목적이라면, 호일 형태로 제조될 수도 있으며, 그 제조 형태는 제한이 없다.

본 발명은 종래의 섀도우마스크가 구비된 음극선관 내부에서, 상기 새도우 마스크 표면에 원치않는 전자빔 또는 빛이 입사된 후, 반사됨으로써 발생되는 배경발광, 인접발광 또는 발광빛에 의한 2차 발광 등으로 인해 음극선관의 콘트라스트 및 색순도가 저하되기 때문에, 이를 해결하고자 하는 목적에서 제시된 것이다. 이를 위해 음극선관은 표면에 반사저김물질층이 형성된 섀도우마스크를 구비한다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

섀도우마스크 표면에 반사저감물질층을 형성하는 방법은 다양하며, 다음의 반사저감물질층 형성방법 1 내지 4을 이용하여 형성할 수 있따.

반사저감물질층 형성방법 1

섀도우마스크 표면에 형성하고자 하는 반사저감물질, 하기 실시예 1 내지 4, 실시예 7 및 8에서 각각 제시하고 있는 물질을 에폭시 레진과 용매에 분산시킨 후, 여기에 바인더용으로 글래스 계통의 저융점 프리트를 첨가하여 충분히 교반한 후, 페이스트 형태로 준비한다. 상기 준비된 페이스트의 성분 비율은 인쇄에 적합한 점도를 갖도록 적절하게 조절한다. 에폭시 레진과 용매의 비율은 3:7 내지 7:3이 적합하며, 상기 저융점 프리트는 체적비로 반사저감물질의 5% 내지 50% 정도가 바람직하다. 이후, 준비된 페이스트를 인쇄법으로 섀도우마스크 표면에 형성하고, 이를 충분히 건조시킨 다음 에폭시 레진을 경화시킨다. 연속하여 성형 및 흑화를 거치면 상기 저융점 프리트에 의해 견고한 반사저감물질층을 형성한다.

반사저감물질층 형성방법 2

섀도우마스크 표면에 형성하고자 하는 반사저감물질, 하기 실시예 1 내지 4, 실시예 7 및 8에서 각각 제시하고 있는 물질을 에폭시 레진과 용매에 분산시킨 후, 여기에 바인더용인 글래스 계통의 저융점 프리트를 첨가하여 충분히 교반한 후, 페이스트 형태로 준비한다. 상기 페이스트의 성분 비율은 붓으로 섀도우마스크에 칠하기 적합하도록 조절한다. 에폭시 레진과 용매의 비율은 1:9 내지 5:5가 적합하며, 상기 저융점 프리트는 체적비로 반사저감물질의 5% 내지 50% 정도가 바람직하다. 상기 준비된 페이스트를 붓 등으로 섀도우마스크 표면에 형성한 후, 이를 건조하여 에폭시 레진을 경화시킨다.

반사저감물질층 형성방법 3

실시예 2 내지 7에서의 코팅은 다음과 같이 실시하였다. 홀이 형성되기 전에 마스크용 시트 위에 코팅물질을 전면에 도포하고 건조한 후에 홀을 형성하였다. 연속하여 성형 및 흑화 단계를 진행하며 저융점 프리트에 의해서 견고한 코팅막을 형성할 수 있다.

반사저감물질층 형성방법 4

하기 실시예 5 및 6에서 리튬(Li)의 원료로 리튬 아세테이트, 붕소(B)의 원료는 붕산 등의 가용성 물질로 하고, 이를 알코올에 용해시킨 용액을 원하는 비율로 섞고 여기에 에폭시 레진을 첨가한 후, 여기에 섀도우마스크를 디핑하여 반사저감물질층을 형성한다. 연속하여 성형 및 흑화 단계를 진행하면 상기 반사저감물질층이 견고해진다.

본 발명에 따른 하기 실시예 1 내지 4, 실시예 7 및 8에서에서는 상기 반사저감물질층 형성방법 1에 따라 섀도우마스크 표면에 반사저감물질층을 형성하였다. 한편, 하기 실시예 5 및 6은 상기 반사저감물질층 형성방법 4에 따라 섀도우마스크 표면에 반사저감물질층을 형성하였다.

실시예 1

섀도우마스크 표면에 약 0.1 마이크로미터 정도의 두께를 갖는 알루미늄층을 형성하였다. 이후, 섀도우마스크 표면에 입사된 후, 반사되는 전자빔에 대한 반사율을 측정하였다. 종래의 섀도우마스크가 갖는 반사율을 100%로 기준하였을 때, 상기 실시예 1에 따른 섀도우마스크에서의 반사율은 55% 수준으로 낮아졌다.

실시예 2

섀도우마스크 표면에 약 0.1 마이크로미터 정도의 두께를 갖는 Al₂O₃층을 형성하였다. 상기 실시예 1과 동일하게 전자빔에 대한 반사율을 측정하였다. 상기 실시예 2에 따른 섀도우마스크에서의 반사율은 종래의 섀도우마스크에 비해 44% 수준으로 반사율이 낮아졌다.

실시예 3

섀도우마스크 표면에 약 0.1 마이크로미터 정도의 두께를 갖는 멀라이트(mullite, 3Al₂O₃ㆍ2SiO₂)층을 형성하였다. 상기 실시예 1과 동일하게 전자빔에 대한 반사율을 측정하였다. 상기 실시예 3에 따른 섀도우마스크 표면에서의 반사율은 종래의 섀도우마스크에 비해 46% 수준으로 반사율이 낮아졌다.

실시예 4

섀도우마스크 표면에 약 0.1 마이크로미터 정도의 두께를 갖는 베타-스폰듀멘(Li₂OㆍAl₂O₃ㆍ4SiO₂)층을 형성하였다. 상기 실시예 1과 동일하게 전자빔에 대한 반사율을 측정하였다. 상기 실시예 4에 따른 섀도우마스크에서의 반사율은 종래의 섀도우마스크에 비해 43% 수준으로 반사율이 낮아졌다.

실시예 5

섀도우마스크 표면에 약 0.1 마이크로미터 정도의 두께를 갖는 3Li₂Oㆍ7B₂O₃층을 형성하였다. 상기 실시예 1과 동일하게 전자빔에 대한 반사율을 측정하였다. 상기 실시예 5에 따른 섀도우마스크에서의 반사율은 종래의 섀도우마스크에 비해 27% 수준으로 반사율이 낮아졌다.

실시예 6

섀도우마스크 표면에 약 0.1 마이크로미터 정도의 두께를 갖는 Li₂B₄O₇층을 형성하였다. 상기 실시예 1과 동일하게 전자빔에 대한 반사율을 측정하였다. 상기 실시예 6에 따른 섀도우마스 표면에서의 반사율은 종래의 섀도우마스크에 비해 27% 수준으로 반사율이 낮아졌다.

실시예 7

섀도우마스크 표면에 약 0.1 마이크로미터 정도의 두께를 갖는 제올라이트층을 코팅하였다. 상기 실시예 1과 동일하게 전자빔에 대한 반사율을 측정하였다. 상기 실시예 7에 따른 섀도우마스크 표면에서의 반사율은 종래의 섀도우마스크에 비해 40% 수준으로 반사율이 낮아졌다.

실시예 8

섀도우마스크 표면에 약 0.1 마이크로미터 정도의 두께를 갖는 카본층을 코팅하였다. 상기 실시예 1과 동일하게 전자빔에 대한 반사율을 측정하였다. 상기 실시예 8에 따른 섀도우마스크 표면에서의 반사율은 종래의 섀도우마스크에 비해 70% 수준으로 반사율이 낮아졌다.

비교예

종래의 섀도우마스크의 전자총에 대향하는 면에는 비스무트 산화물 등과 같은 전자 반사 물질을 형성하는데, 이는 전술한 바와 같이 비고의적인 발광현상을 더욱 증대시킬 수 있는 문제점이 있다. 본 발명에 따른 실시예와 비교하기 위한 비교예는 이러한 종래의 섀도우마스크가 구비된 음극선관으로서, 이때, 섀도우마스크 표면에 입사되는 전자빔의 반사율을 상대적인 기준치로 100%로 설정하였다.

이하, 상기 실시예에서 제조된 섀도우마스크를 구비한 음극선관에서 종래의 문제점인 배경발광, 인접발광 또는 발광빛에 의한 2차 발광 현상을 현저하게 감소시키는 동작에 대해 첨부도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 섀도우마스크를 구비한 음극선관 내에서의 전술한 종래의 발광현상이 감소되는 것을 설명하기 위한 개략도이다. 한편, 도 3에서 본 발명에 따른 섀도우마스크(120)는 다른 부재에 비해 두껍게 표현되어 있으나, 이는 상기 섀도우마스크(120) 표면에 반사저감물질층이 형성되어 있음을 과장되게 표현한 것에 불과하다.

도 3에 따르면, 본 발명에 따른 섀도우마스크는 입사되는 전자빔 또는 발광빛의 반사를 감소시킴으로써 종래의 배경발광을 현저하게 감소시키고 있다. 음극선관(10) 내에 구비된 전자총(미도시)에서 출발(화살표 30 참조)한 프라이머리 전자빔은 섀도우마스크(120)의 내측면에 의해 반사(화살표 135 참조)되지만, 이때의 반사빔은 종래에 비하여 현저하게 감소된다.

한편, 프라이머리 전자빔(30)의 약 20%만이 섀도우마스크(120)의 간극을 통과하여 브라운관(27)의 형광막(25)에 도달(화살표 50 참조)한다. 상기 형광막(25)에 도달하여, 목적하는 발광영역에 형성되어 있는 형광체를 발광(화살표 55 참조)시킨다. 상기 새도우마스크(120)의 표면은 반사용저감물질, 예컨대 알루미늄, Al₂O₃, 멀라이트(3Al₂O₃ㆍ2SiO₂), 베타-스폰듀멘(Li₂OㆍAl₂O₃ㆍ4SiO₂), 3Li₂Oㆍ7B₂O₃, Li₂B₄O₇, 제올라이트 및 카본 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 물질로 이루어져 있기 때문에, 섀도우마스크(120)는 종래에 비하여 현저하게 감소된 양의 빔(화살표 135, 165 참조)만을 반사시킨다.

이로써, 종래의 배경발광(화살표 140 및 145 참조) 및 인접발광(화살표 165 및 170)의 주원인이 되고 있는 섀도우마스크 표면으로부터의 전자빔의 반사를 현저하게 감소시킴(도 3에서 점선으로 표시)으로써, 전술한 종래의 문제점을 해결할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 실시예들에 의하면, 발광영역에서의 콘트라스트 및 색순도의 향상이 다음과 같이 구체적으로 개선된다. 즉, 상기 섀도우마스크에 사용하는 반사저감물질 및 그층의 두께에 따라 비발광 영역에서의 발광이 약 25 내지 50% 수준으로 감소되며, 결과적으로 발광영역의 콘트라스트가 약 33 내지 167%까지 향상되었다. 또한, 종래의 음극선관의 단색 색좌표(x, y)가 적색(0.645,0.316), 녹색(0.275, 0.607), 청색(0.143, 0.054)일 경우, 본 발명에 따른 섀도우마스크를 사용하면 반사저감물질 및 그층의 두께에 따라 비발광 영역에서의 발광이 약 25 내지 50%의 수준으로 감소되었다. 한편, 본 발명에 따른 섀도우마스크를 이용한 음극선관의 적색 색좌표는 (0.663, 0.314) 내지 (0.672, 0.316), 녹색 색좌표는 (0.274, 0.613) 내지 (0.274, 0.618) 및 청색 색좌표는 (0.141, 0.050) 내지 (0.140, 0.048)로 각각 개선되어 색재현 범위가 107 내지 110% 확대되었다.

부가하여, 섀도우 마스크의 도밍(msak doming) 방지를 위해 Bi₂O₃등의 전자 반사물질을 섀도우 마스크 내측면 즉, 전자총 방향에 대향하는 면에 코팅하는 경우에는 전자 반사가 더욱 심해져 콘트라스트 및 색순도가 더욱 열화될 수 있다. 이러한 문제점은 본 발명에 따른 섀도우마스크를 음극선관이 구비하면 더욱 바람직하게 해결될 수 있다.

이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 구체적으로 기술한 것에 불과하므로, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 목적으로 이해되어서는 안된다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 본 발명에 대한 다양한 변형을 할 수 있으며, 이들이 본 발명의 범주에 속함은 자명하다.

본 발명에 따른 표면에 반사저감물질층이 형성된 섀도우마스크를 구비한 음극선관은 음극선관 내에서의 전자빔 또는 빛의 반사 또는 재반사 메카니즘을 제어함으로써, 종래의 반사 또는 재반사 메카니즘으로부터 초래되는 배경발광 및 인접발광 등의 원하지 않는 영역에서 비고의적으로 발생되는 발광을 현저하게 감소시킴으로써 발광영역에서의 콘트라스트 및 색순도를 향상시킬 수 있다.

Claims

음극선관의 브라운관에 대향하는 표면에 반사저감물질층을 포함하는 섀도우마스크를 구비한 음극선관.
제1항에 있어서,

상기 반사저감물질층은 알루미늄, 멀라이트(3Al₂O₃ㆍ2SiO₂), 베타-스폰듀멘(Li₂OㆍAl₂O₃ㆍ4SiO₂), 3Li₂Oㆍ7B₂O₃, Li₂B₄O₇및 카본 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.