KR20020065530A - 개선된 새도우 마스크를 갖는 칼라 디스플레이 튜브 - Google Patents

개선된 새도우 마스크를 갖는 칼라 디스플레이 튜브 Download PDF

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KR20020065530A
KR20020065530A KR1020027006583A KR20027006583A KR20020065530A KR 20020065530 A KR20020065530 A KR 20020065530A KR 1020027006583 A KR1020027006583 A KR 1020027006583A KR 20027006583 A KR20027006583 A KR 20027006583A KR 20020065530 A KR20020065530 A KR 20020065530A
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electron gun
color display
display tube
electrons
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KR1020027006583A
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다니엘 덴엥겔센
이보 엠. 엠. 두르링거
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

칼라 디스플레이 튜브(1)에서, 새도우 마스크(13)는 칼라 선택 요소의 역할을 한다. 전자총(10)에 의해 방출된 전자의 주요 부분은 새도우 마스크(13)에 의해 차단된다. 이러한 전자는 새도우 마스크(13)에 의해 흡수될 수 있거나, 반사될 수 있다. 전자가 흡수되는 제 1 상황에서, 새도우 마스크(13)는 가열되고, 그 결과, 변형되어, 전자가 인광 스크린(6) 상에 충돌할 때 전자빔(7, 8, 9)의 잘못된 겹침을 초래하여, 칼라 디스플레이 튜브(1) 상의 칼라 불순물을 야기한다. 이러한 현상은 공통적으로 도우밍으로 언급된다. 전자가 반사되는 제 2 상황에서, 콘트라스트 성능의 열화가 발생하는데, 그 이유는, 반사된 전자가 완전히 상이한 위치에서 인광 스크린(6)에 충돌하여, 스트레이 광의 생성을 초래하기 때문이다. 도우밍 및 콘트라스트 성능 모두는 칼라 디스플레이 튜브(1)의 품질에 중요하다. 그러나, 도우밍 성능을 최적화하기 위해 모든 전자가 반사되어야 하고, 콘트라스트 성능을 최적화하기 위해 모든 전자가 새도우 마스크(13)에 의해 흡수되어야 한다는 문제가 발생한다. 본 발명은, 새도우 마스크(13)가 높은 후방 산란 계수를 갖는 중금속 또는 중금속 산화물을 갖는 전자총 측(20)에서의 표면에서만 코팅된다는 점에서 이러한 문제에 대한 해결책을 제공하는데, 이것은 도우밍에 유리한 효과를 갖는다. 새도우 마스크(13)의 스크린 측(21) 및 애퍼처(22)의 벽부(24, 25)는 낮은 후방 산란 계수를 갖는 코팅으로 덮이는데, 이것은 전자빔(7, 8, 9)의 위치 근처에서의 콘트라스트를 향상시킨다. 시각적 인식에 관해, 칼라 디스플레이 튜브(1)의 콘트라스트와도우밍 성능, 즉 칼라 순도 사이에서 매우 양호한 절충이 달성된다.

Description

개선된 새도우 마스크를 갖는 칼라 디스플레이 튜브{COLOUR DISPLAY TUBE WITH IMPROVED SHADOW MASK}
개시부에 설명된 칼라 디스플레이 튜브는 일본 특허 출원(제 JP 62-123635호)에 기재되어 있다. 상기 출원에 따른 칼라 디스플레이 튜브에는 새도우 마스크가 제공되는데, 상기 새도우 마스크는 새도우 마스크의 전자총 측에 중금속 또는중금속 산화물을 포함하는 코팅을 갖고, 스크린 측에 무기 물질을 포함하는 코팅을 갖는다. 이러한 새도우 마스크의 제조 방법이 설명된다: 무기 물질인 물 글라스(water glass)의 수용성 용액을 포함하는 혼합 유체(mixed fluid), 및 중금속 산화물인 Bi2O3의 미세 분말은 새도우 마스크의 전자총 측상에 분사된다. 이러한 혼합 유체의 표면 장력은 Bi2O3으로 하여금 분사되는 면상에 남아있도록 하는 반면, 모세 작용은, 물 글라스가 새도우 마스크의 스크린 측으로 흐르는 것을 보장한다.
그러나, JP 62-123635에 따른 새도우 마스크는, 또한 애퍼처의 벽부가 중금속을 포함하는 코팅으로 덮이는 단점을 갖는다. 애퍼처의 벽부에 충돌하는 전자는 산란되고, 이러한 전자의 일부분은 스크린에 도달할 것이다. 상기 전자가 충돌하는 인광체는 스트레이(stray) 광을 방출하고, 그 결과, 콘트라스트(contrast) 성능의 열화가 발생하여, 전체 화질을 나빠지게 한다.
본 발명은 칼라 디스플레이 튜브에 관한 것으로, 상기 칼라 디스플레이 튜브는, 전자총과, 스크린을 갖는 디스플레이 윈도우와, 전자총과 스크린 사이에 위치한 새도우 마스크를 갖는 칼라 선택 전극을 포함하고, 전자총 측 및 스크린 측을 갖는 상기 새도우 마스크에는 애퍼처(apertures)의 패턴이 제공되고, 적어도 전자총 측에서의 애퍼처는 크레이터(crater)와 같은 형태이고, 새도우 마스크에는, 전자총 측에 높은 전자 후방 산란 계수(backscatter coefficient)를 갖는 코팅이 제공되고, 스크린 측에 낮은 전자 후방 산란 계수를 갖는 코팅이 제공된다.
본 발명은 추가로 그러한 칼라 디스플레이 튜브에 사용하기 위한 새도우 마스크 및 칼라 선택 전극에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 칼라 디스플레이 튜브에 이용되는(intended) 칼라 선택 전극에 사용하기 위한 새도우 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 칼라 디스플레이 튜브의 단면도.
도 2는 새도우 마스크의 작은 부분의 단면도.
도 3은 3개의 상이한 전자 반사 과정을 나타내는 칼라 디스플레이 튜브의 단면도.
도 4a 내지 4d는 본 발명에 따른 새도우 마스크의 제조시 상이한 단계의 예를 도시한 도면.
본 발명의 목적은, 이러한 결점을 해결하여, 칼라 디스플레이 튜브가 향상된 화질을 갖게 하는, 개선된 새도우 마스크를 갖는 칼라 디스플레이 튜브를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 본 목적은 칼라 디스플레이 튜브에 의해 달성되는데, 새도우 마스크의 전자총 측 상에 높은 전자 후방 산란 계수를 갖는 코팅이 애퍼처의 크레이터에 없는 상태로 남겨두는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 새도우 마스크의 전자총 측 상의 코팅이 크레이트 형태의 애퍼처의 벽부에 있지 않고 표면에만 존재할 때, 전자는 크레이터 형태의 애퍼처의 벽부가 아닌 이러한 표면상에서 크게 산란된다는 인식에 기초한다. 일반적으로, 새도우 마스크의 애퍼처는 광화학 에칭 과정에 의해 얻어지는데, 이러한 과정에 대해 크레이터 형태의 애퍼처가 전형적이다.
이 문맥(context)에서, 높은 전자 후방 산란 계수는 가장 낮은 0.35를 갖는데, 이것은 입사 전자의 35%가 반사된다는 것을 의미한다. 낮은 전자 후방 산란 계수는 약 0.20보다 더 작다. 혼합물에 대해, 후방 산란 계수는, 혼합물에서 질량비(mass fraction)로 가중되는 각각의 요소의 후방 산란 계수를 평균함으로써 계산된다. 에이치. 니드리그(H. Niedrig)의 '박막으로부터의 전자 후방 산란(Electron backscattering from thin films)'{1982년 4월, 응용 물리 저널 53(4)}을 참조. 한 편으로, 화질, 더 구체적으로 콘트라스트 성능은, 애퍼처에서의 전자 산란이 낮은 레벨로 유지될 때 향상된다. 크레이터 형태의 애퍼처의 벽부 상에서 산란된 전자의 적어도 일부분은 스크린 상의 인광 요소에 도달하고, 상기 전자가 발생하는 애퍼처 근처에서 스트레이 광을 야기한다. 다른 한편으로, 충돌하는 전자에 의해 야기되는 새도우 마스크의 가열(heating)을 방지하기 위해, 새도우 마스크의 전자총 측의 전체 후방 산란 계수가 높은 것이 중요하다. 새도우 마스크의 온도에서의 증가는 새도우 마스크를 변형시켜, 전자빔의 잘못된 겹침(misregistrations)을 초래하는데, 이러한 현상은 공통적으로 도우밍(doming)으로 언급된다. 그 결과, 화상에 칼라 불순물이 생기기 때문에 화질은 떨어진다. 도우밍과 콘트라스트 성능 사이의 절충인 매우 양호한 화질은, 높은 후방 산란 계수를 갖는 물질로 전자총 측에서의 새도우 마스크의 표면만을 코팅하고, 크레이터 형태의 애퍼처 벽부를 코팅되지 않은 채로 남겨둠으로써 얻어질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 전자총 측에서의 코팅은 중금속 또는 중금속 산화물을 포함하며, 상기 중금속은 적어도 70의 원자 번호(Z)를 갖는다.
새도우 마스크의 전자총 측에서의 중금속 또는 중금속 산화물의 코팅은 도우밍과 콘트라스트 성능 사이에서의 양호한 절충에 필요한 요구를 충족시키는데, 그 이유는, 높은 원자 번호로 인해 중금속이 높은 후방 산란 계수를 갖기 때문이다.
더 바람직한 실시예에서, 스크린 측에서의 코팅은 경금속 또는 경금속 산화물을 포함하는데, 상기 경금속은 20을 초과하지 않는 원자 번호(Z)를 갖는다. 콘트라스트 성능은, 새도우 마스크의 스크린 측에서 경금속 또는 경금속 산화물을 포함하는 코팅을 부착(applying)함으로써 더 향상될 수 있다. 그러한 코팅은 전자를 많이 흡수하므로, 스크린에 의해 반사되는 전자 근처의 스트레이 광을 크게 방지한다.
추가 실시예에서, 전자총 측에서 크게 후방 산란되는 코팅은 Bi2O3, WO3, WC로 형성된 그룹의 물질을 포함한다.
사실상, 그러한 물질이 양호한 결과를 제공하는 것으로 발견되었고, Bi2O3가 부착되는 것이 바람직하다.
추가 실시예에서, 스크린 측에서 약간 후방 산란되는 코팅은 Al2O3, SiO2, BN으로 형성된 그룹의 물질을 포함한다. 사실상, 그러한 물질이 양호한 결과를 제공하는 것으로 발견되었고; Al2O3가 부착되는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예에서, 새도우 마스크의 전자총 측에서의 애퍼처의 크레이터는 새도우 마스크의 스크린 측상에 제공된 코팅으로 코팅된다. 새도우 마스크의 전자총 측에서의 크레이터 벽부가 새도우 마스크의 스크린 측과 동일한 물질로 코팅될 때, 이러한 벽부에 의해 산란되는 전자의 수는 감소되어, 향상된 콘트라스트 성능을 야기하는데, 그 이유는, 애퍼처의 벽부로부터 스크린 상의 인광체에 보다 적은 전자가 도달하여, 스트레이 광의 양이 감소되기 때문이다.
더욱이, 본 발명은 그러한 칼라 디스플레이 튜브에 사용하기 위한 새도우 마스크에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 새도우 마스크를 그러한 칼라 디스플레이 튜브에 사용하는 제조 방법을 제공하는 것이다. 금속 시트(metal sheet)로부터 형성되는 이러한 새도우 마스크의 제조 방법은, 상기 방법이 금속 시트를 중금속 층으로 덮고, 후속적으로, 애퍼처의 패턴을 상기 금속 시트에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 새도우 마스크가 제조되는 물질이, 애퍼처의 패턴이 제조되기 전에 적어도 전자총 측이 될 면에서 중금속의 코팅으로 덮일 때, 이러한 코팅이 애퍼처의 크레이터에 부착되지 않는 다는 것이 명백할 것이다. 이러한 방식으로, 도우밍을 개선하기 위해 새도우 마스크의 전자총 측의 표면에서만 높은 전자 후방 산란 계수를 갖는 새도우 마스크가 얻어지는 한편, 크레이터 형태의 애퍼처의 벽부로부터 이러한 코팅이 없는 것은 콘트라스트 성능에 유리하다.
바람직한 실시예에서, 이러한 방법은, 중금속 층이 증착(evaporation), 스푸터링(sputtering) 또는 전기 화학적 도금(electrochemical plating)에 의해 부착되는 것을 특징으로 한다. 중금속 층을 부착하는 다양한 가능한 방법으로부터 증착, 스푸터링 또는 전기 화학적 도금이 선택되는데, 그 이유는 이러한 방법이 일정한 층 두께를 얻을 있게 하기 때문이다. 이것은 중요한데, 그 이유는, 애퍼처의 패턴이 표준 과정을 사용함으로써 형성될 때, 중금속 층의 두께가, 다른 중금속 층 사이에서 애퍼처 크기를 균일하게 할 책임이 있기 때문이다.
추가 실시예에서, 애퍼처의 패턴은 광 화학 에칭 공정에 의해 부착된다. 광 화학 에칭 공정은 현저하게 새도우 마스크에서 애퍼처의 패턴을 부착하기 위한 표준 과정이다.
추가 실시예에서, 본 방법은 중금속 층이 텅스텐(W)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
텅스텐(W)의 사용은 융해점(melting point)을 갖는다는 점에서 유리하다. 일반적으로, 애퍼처의 패턴을 부착하는 과정 이후에, 새도우 마스크는 약 700℃의 온도로 어닐링(annealed)되는데, 이것은 마스크를 원하는 곡선 형태로 형성할 수 있기 위해 필요하다. 이것은, 융해점이 어닐링 온도보다 더 높은 중금속을 갖는 코팅을 필요로 한다.
추가 실시예에서, 본 방법은, 텅스텐을 포함하는 층이 약 0.5㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
에이치. 니드리그의, '박막으로부터의 전자 후방 산란'{1982년 4월, 응용 물리 저널 53(4)}로부터 추론할 수 있는 바와 같이, 중금속 층의 후방 산란 계수는 두께가 0.5㎛를 초과하는 경우 더 증가하지 않는다.
이러한 방법의 또 다른 실시예에서, 새도우 마스크의 스크린 측은 낮은 후방 산란 계수를 갖는 층으로 덮이는데, 상기 층은 Al2O3, SiO2, BN으로 형성된 그룹의 물질로부터 선택되는 것이 바람직하다. 칼라 디스플레이 튜브의 콘트라스트 성능, 특히 단거리(short distance) 콘트라스트는, 스크린에 도달하고 불필요한 스트레이 광을 야기하는 반사된 전자의 수를 낮추기 위해, 새도우 마스크의 스크린 측에서의 낮은 전자의 반사 계수를 갖는 코팅을 부착함으로써 향상된다.
본 발명의 이러한 양상 및 다른 양상은 이후에 설명되는 실시예로부터 명백해질 것이고, 이 실시예를 참조하여 설명될 것이다.
도 1에 도시된 칼라 디스플레이 튜브(1)는 디스플레이 윈도우(3)를 갖는 진공 유리 엔벨로프(2)와, 퓨넬형(funnel shaped) 부분(4)과 넥(neck)(5)을 포함한다. 디스플레이 윈도우(3)의 내측상에, 예를 들어 상이한 칼라(예를 들어, 적색, 녹색 및 청색)로 발광하는 인광체의 라인 또는 도트(dots)의 패턴을 갖는 스크린(6)이 배열될 수 있다. 인광체 패턴은 전자총(10)에 의해 생성되는 3개의 전자빔(7, 8, 9)에 의해 여기된다. 스크린으로 가는 도중에, 전자빔(7, 8, 9)은 편향 유닛(11)에 의해 편향되는데, 이것은 전자빔(7, 8, 9)이 스크린(6)을 체계적으로 주사하는 것을 보장한다. 전자가 스크린(6)에 충돌하기 전에, 전자는 칼라 선택 전극(12)을 통과한다. 이러한 칼라 선택 전극(12)은 실제 칼라 선택 부분인 새도우 마스크(13)를 포함하고: 전자가 적절한 칼라의 인광체에만 충돌하도록 전자빔과 교차한다. 새도우 마스크(13)는 원형 또는 기다란 애퍼처를 갖는 마스크, 또는 와이어(wire) 마스크일 수 있다. 더욱이, 칼라 선택 전극(12)은 마스크를 지지하기 위한 프레임(14)을 포함한다. 칼라 선택 전극(12)이 디스플레이 윈도우(3)에 관해 현가(suspended)되는 방법은 본 발명과 관련이 없다. 일례로, 도 1은 코너 현가 장치(corner suspension)로 언급되는 현가 시스템을 도시한다. 프레임(14)에는 코너 부분(16)과, 코너 부분(16)을 상호 연결시키는 격판부(diaphragm)(15)가 제공된다. 코너 부분(16)에 결합된 현가 요소(19)에 의해, 칼라 선택 전극(12)은, 디스플레이 윈도우(3)의 코너 영역(18)의 직립형 에지(upright edge)에 고정되는 지지 요소(17)를 사용함으로써 디스플레이 윈도우(3)에 현가된다.
도 2에서, 새도우 마스크(13)의 작은 부분에 대한 단면도가 주어진다. 도 2는 새도우 마스크(13)의 중앙부에서의 세부 사항에 관한 것으로, 이것은 본 발명의설명에 충분하다. 도 2에서, 새도우 마스크(13)는 전자총 측(20) 및 스크린 측(21)을 갖고, 애퍼처는 참조 번호(22)로 표시되고, 새도우 마스크 물질은 참조 번호(23)로 표시된다. 최신의 새도우 마스크 제조 공정에서, 애퍼처의 패턴은 에칭 공정이 후속하는 포토그래픽(photograhic) 공정에 의해 형성된다. 에칭 공정은 일반적으로 크레이터 형태의 애퍼처를 초래한다. 감광층이 새도우 마스크(13)의 양면에 부착되고 새도우 마스크(13)가 양면으로부터 에칭되기 때문에, 애퍼처는 벽부(24, 25)에 의해 형성된 특정한 이중 크레이터 형태를 얻는다. 전자총 측(20) 및 스크린 측(21)의 에칭 영역이 만나는 지점(27)은 전자빔(28)의 통과를 위해 새도우 마스크(13)의 투과를 결정한다. 애퍼처(22)의 형태는, 도트된 구조 또는 줄무늬 구조를 갖는 스크린(6)을 구비하는 칼라 디스플레이 튜브와 대체로 동일하다. 동일할지라도, 슬로팅(slotted)형의 새도우 마스크(13)를 갖는 칼라 디스플레이 튜브(1)에 대해, 애퍼처(22)의 수직 크기는 수평 크기보다 상당히 더 크다. 애퍼처-그릴(aperture-grill)형 새도우 마스크(13)에서는, 애퍼처의 수평 단면만이 중요하다. 일반적으로 수평 및 수직이 각각 라인 방향 및 프레임 방향을 의미하는 것을 주의하자.
도 3은 3개의 상이한 전자 반사 공정을 도시한다. 전자총(10)에 의해 생성된 전자빔(7, 8, 9)은 새도우 마스크(13)에 의해 부분적으로 중단된다. 새도우 마스크(13)의 금속에 충돌하는 전자의 일부는 콘(cone) 공간(40)으로 반사된다. 특히 내부 자기 차폐부(39)로부터의 다수의 반사 이후에, 이러한 전자는 스크린(6)에 도달할 수 있고, 스트레이 광이 전체 스크린(6)에 걸쳐 다소 균일해지는데 어느 정도 기여한다. 도 3에, 이러한 과정이 A로 표시된다.
B로 표시된 제 2 과정은, 새도우 마스크(13)를 통과하고 스크린(6)에 의해 반사되는 전자에 의해 야기된다. 새도우 마스크(13)와 스크린(6) 사이의 하나 이상의 반사 이후에, 상기 반사는 인광체에 의해 흡수되도록 스크린(6)에 도달할 수 있고, 그 다음에도 스트레이 광에 기여한다. 과정(C)은, 새도우 마스크(13)의 애퍼처(22)의 벽부(24)에서 반사되고 상이한 위치에서 스크린 상의 인광체에 도달하는 전자를 설명하는데, 이것은 또한 스트레이 광을 야기한다. 이러한 과정들간의 기본적인 차이점은 스트레이 광이 형성되는 거리이다. 과정(A)은 전체 스크린(6)에 걸쳐 스트레이 광을 야기하는 한편, 과정(B 및 C)은 주요 빔, 즉 어떠한 반사 없이도 스크린에 도달하는 전자에 의해 형성된 빔이 스크린(6)상에 충돌하는 위치 근처에서 스트레이 광을 야기한다. 3가지 과정 모두는 3가지 칼라의 인광체 사이에서 다소 동일하게 분리되는 스트레이 광을 야기하여, 스트레이 광이 약간 흰색의 칼라가 되게 된다. 이러한 스트레이 광은 콘트라스트 성능을 감소시키기 때문에 칼라 디스플레이 튜브(1)의 화질에 유해하다. 콘트라스트는, 밝은 백색 영역상에서 칼라 디스플레이 튜브(1)에 의해 생성되는 광의 양과, 흑색(전류가 없음) 영역에서 나오는 광의 양 사이의 비율로서 정의된다. 콘트라스트 상의 효과와 별도로, 약간 흰 스트레이 광을 원색에 첨가하는 것이 색역(color gamut)을 감소시키기 때문에, 스트레이 광은 연색성(color rendition)에 또한 불량하다.
과정(A)에 의해 야기되는 스트레이 광이 전체 스크린에 걸쳐 분포되기 때문에, 이러한 이유로 인해 장거리 콘트라스트로 언급되는, 전체 스크린에 걸친 콘트라스트에 또한 영향을 미친다. 과정(B 및 C)은, 1차 전자가 스크린에 충돌하는 위치 근처에만 영향을 미치고, 이러한 과정은 단거리 콘트라스트에 영향을 미친다.
콘트라스트 성능은, 모든 전자가 새도우 마스크(13)에 의해 흡수된다는 점을 주의함으로써 최적화될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 이러한 상황에서, 반사된 어떠한 2차 전자도 존재하지 않고, 스트레이 광은 생성되지 않는다. 그러나, 이러한 선택은 심각한 결점을 갖는다. 새도우 마스크(13)의 금속에 충돌하는 모든 전자가 포착되면, 새도우 마스크(13)의 온도는 상승하고, 이것은 새도우 마스크(13)의 변형을 초래한다. 이러한 종류의 변형은 도우밍으로 공통적으로 언급되는 현상을 야기하고, 스크린 상에 전자빔의 잘못된 겹침을 초래한다. 그 결과, 칼라 디스플레이 튜브(1) 상의 화상은 변색(discolourations)을 보여줄 것이다.
이러한 이유로 인해, 칼라 디스플레이 튜브(1)의 도우밍 성능과 콘트라스트 성능 사이의 절충을 항상 선택할 필요가 있다.
일반적으로, 단거리 콘트라스트 성능이 양호할 때, 시청자는 칼라 디스플레이 튜브(1)의 화상을 인식할 것이다. 이 목적을 달성하기 위해, 과정(B 및 C)에 관해 새도우 마스크(13)에서 적은 수의 전자 반사를 갖고, 칼라 디스플레이 튜브(1)의 양호한 도우밍 성능을 얻는데 필요한 과정(A)에 관해 반사의 양을 허용하는 것이 바람직하다.
이것은, 중금속 또는 중금속 산화물을 포함하는 코팅을 전자총 측(20)에서의 새도우 마스크(13)에 제공함으로써 달성될 수 있다. 중금속, 특히 70보다 높은 원자 번호를 갖는 중금속은 높은 전자 후방 산란 계수를 갖는데, 이것은 새도우 마스크의 온도가 이러한 코팅이 없는 상황에 비해 더 낮아지게 되는 결과를 초래한다. 칼라 디스플레이 튜브(1)의 도우밍 성능은 이러한 방법에 의해 향상된다. 사실상, 비스무스 산화물(bismuth oxide)(Bi2O3) 층이 매우 효과적인 것으로 증명되었고, 이러한 이유로 인해 폭넓게 적용된다. 새도우 마스크(13)의 전자총 측에서 이러한 목적에 사용될 수 있는 다른 물질은 텅스텐 산화물(WO3) 또는 텅스텐 탄화물(WC)이다.
과정(B 및 C)에서 낮은 전자 후방 산란을 실현하기 위해, 낮은 전자 번호(Z)를 갖는 물질을 포함하는 코팅을 스크린 측(21), 및 애퍼처(22)의 벽부(24, 25)에서의 새도우 마스크(13)에 제공하는 것이 필요하다. 사실상, 양호한 결과를 제공하는 것으로 발견된 물질은, 예를 들어 알루미늄 산화물(Al2O3), 실리콘 산화물(SiO2) 및 붕소 질화물(BN)을 포함하는 그룹으로부터 선택되고; 더욱이, 탄화물이 사용될 수 있다. 현재의 칼라 디스플레이 튜브에서, Al2O3의 코팅이 부착되는 것이 바람직하다.
과정(C)이 애퍼처(22)의 벽부(24, 25)에서 반사된 전자에 관한 것이기 때문에, 새도우 마스크(13)의 전자총 측(20)에 부착된 코팅은, 전자총 측에서의 중심인 애퍼처(22)의 벽부(25)를 중금속 또는 중금속 산화물을 포함하는 코팅이 없는 채로 남겨두어야 하는 것이 명백하다.
칼라 디스플레이 튜브(1)에 사용하기 위한 본 발명에 따른 새도우 마스크(13)는 여러 방법에 의해 제조될 수 있다. 한정되지 않은 예로서, 그러한 새도우 마스크(13)의 제조 방법은 도 4에 의해 설명되고 도시될 것이다.
도 4a는 시작점을 도시하며: 새도우 마스크(13)에 대한 기본 물질로서, 금속 시트(43)가 사용된다. 이러한 금속은 아코카(akoca) 마스크에 대해 철(iron)일 수 있거나, 철의 새도우 마스크보다 훨씬 더 낮은 팽창 계수를 갖는 인바르(invar) 또는 인바르형 새도우 마스크에 사용된 철-니켈 합금일 수 있다. 도 4b는, 금속 시트(43)가 예를 들어 텅스텐인 중금속 층(44)으로 덮인 상황을 도시한다. 그 다음에, 현재의 광 화학 에칭 공정과 유사한 방법으로, 애퍼처의 패턴은 중금속 층(44)을 포함하는 이러한 금속 시트(43)에 부착된다. 양호한 도우밍 성능을 갖기 위해, 새도우 마스크(13)가 전자총 측(20)에서 높은 전자 후방 산란 계수를 갖는 것이 중요하다. 그래서, 새도우 마스크(13)의 적어도 전자총 측(20)은 중금속 층(44)으로 덮여야 한다. 중금속층(44)이 부착된 후에 애퍼처(22)의 패턴이 형성되기 때문에, 새도우 마스크(13)에서 크레이터 형태의 애퍼처(22)의 벽부(24, 25)는 중금속의 코팅을 갖지 않는다. 이러한 과정의 단계 이후에, 도 4c에 도시된 새도우 마스크(13)가 얻어진다. 이러한 도면에서의 참조 번호가, 새도우 마스크(13)의 세부 사항을 도시한 도 2에 도시된 참조 번호와 유사하다는 것을 주의해야 한다. 이것은, 애퍼처(22)의 벽부(24, 25)에서 반사되고, 주요 빔(7, 8, 9)이 스크린(6) 상에 충돌하는 위치 근처의 스크린(6)에 도달하는 전자의 수가 훨씬 더 감소되기 때문에, 칼라 디스플레이 튜브(1)의 단거리 콘트라스트 성능에 유리하다. 도 4b에서, 중금속 층(44)은 새도우 마스크의 전자총 측(20)에만 도시된다. 이것은 한정적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 새도우 마스크(13)의 양면에 중금속 층(44)을 또한 부착하는 것이 가능하다. 이것은, 에칭 공정에 관해 장점을 갖고, 새도우 마스크(13)의가능한 바이메탈(bimetallic) 작용을 중화시킨다.
애퍼처(22)의 패턴이 금속 시트에 에칭된 후에, 스틸 플랫(still flat) 새도우 마스크(13)는 감소하는 기압에서 약 850℃의 온도로 어닐링된다. 이러한 과정은 새도우 마스크(13)의 당기는(drawing) 과정을 용이하게 하는데 도움이 된다. 이 온도는 사용될 중금속의 수를 한정시키고, 예를 들어 3400℃의 융해점을 갖는 텅스텐이 적합한 한편, 각각 271℃ 및 327℃의 융해점을 갖는 비스무스 및 납은, 이러한 과정 동안 용해되기 때문에 어닐링 과정 이전에 부착되기에 적합하지 않다.
어닐링 과정 이후에, 새도우 마스크(13)는 만곡된 마스크가 필요한 경우 필요한 형태를 얻도록 당겨진다. 일반적으로, 이러한 당기는 과정 다음에 검게 하는(blackening) 과정이 오는데, 여기서 새도우 마스크는 약 500 내지 650℃의 온도로 산화된다. 새도우 마스크가 코팅되지 않은 경우에, 철은 산화되어, 검은 철-산화물(Fe3O4) 층을 형성한다. 검게 하는 과정 동안 텅스텐(W) 층이 제공되는 새도우 마스크를 위해 WO3가 형성된다. Fe3O4및 WO3에 대한 후방 산란 계수는 각각 0.22 및 0.40이다{에이치. 니드리그의, '박막으로부터의 전자 후방 산란'(1982년 4월, 응용 물리 저널 53(4)}. 이것은 텅스텐 층을 제공함으로써 새도우 마스크(13)의 후방 산란 성능에서의 향상을 명백하게 나타낸다.
이러한 층은 새도우 마스크(13)의 방사율을 증가시켜, 더 낮은 온도를 초래하고, 그 결과 더 나은 도우밍 성능을 초래한다.
콘트라스트 성능은 새도우 마스크(13)의 스크린 측(21), 및 바람직하게는 또한 예를 들어 Al2O3, SiO2또는 BN과 같이 낮은 전자 후방 산란 계수를 갖는 코팅(45)(도 4d를 참조)을 갖는 새도우 마스크(13)에서의 애퍼처(22)의 벽부(24, 25)를 제공함으로써 더 향상될 수 있다. 이러한 물질의 코팅은 분사 또는 전기 이동 증착(electrophoretic deposition)에 의해 부착될 수 있다. 상기 전기 이동 증착 과정은 미국 특허 출원(제 US 6,008,571호)에 기재되어 있다.
요약하면, 칼라 디스플레이 튜브(1)에서, 새도우 마스크(13)는 칼라 선택 요소의 역할을 한다. 전자총(10)에 의해 방출된 전자의 주요 부분은 새도우 마스크(13)에 의해 차단된다. 이러한 전자는 새도우 마스크(13)에 의해 흡수될 수 있거나, 반사될 수 있다. 전자가 흡수되면, 새도우 마스크(13)가 가열되고, 변형되어, 그 결과, 새도우 마스크(13)는, 인광 스크린(6) 상에 충돌할 때 전자빔(7, 8, 9)의 잘못된 겹침을 초래하여, 칼라 디스플레이 튜브(1) 상의 칼라 불순물을 야기한다. 이러한 현상은 도우밍으로 불린다. 전자가 반사되면, 콘트라스트 성능의 열화가 발생할 것인데, 그 이유는, 반사된 전자가 완전히 상이한 위치에서 인광 스크린(6)에 충돌하여, 스트레이 광의 생성을 초래하기 때문이다. 도우밍 및 콘트라스트 성능 양쪽 모두는 칼라 디스플레이 튜브(1)의 품질에 중요하다. 그러나, 도우밍 성능을 최적화하기 위해 모든 전자가 반사되어야 하고, 콘트라스트 성능을 최적화하기 위해 모든 전자가 새도우 마스크(13)에 의해 흡수되어야 한다는 문제가 발생한다. 본 발명은, 새도우 마스크(13)가 높은 후방 산란 계수를 갖는 중금속 또는 중금속 산화물을 갖는 전자총 측(20)에서의 표면에서만 코팅된다는 점에서 이러한문제에 대한 해결책을 제공하는데, 이것은 도우밍에 유리한 효과를 갖는다. 새도우 마스크(13)의 스크린 측(21) 및 애퍼처(22)의 벽부(24, 25)는 낮은 후방 산란 계수를 갖는 코팅으로 덮이는데, 이것은 전자빔(7, 8, 9)의 위치 근처에서의 콘트라스트를 향상시킨다. 시각적 인식에 관해, 칼라 디스플레이 튜브(1)의 콘트라스트와 도우밍 성능, 즉 칼라 순도 사이에서 매우 양호한 절충이 달성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 칼라 디스플레이 튜브에 사용하기 위한 새도우 마스크 및 칼라 선택 전극에 관한 것으로, 또한 상기 칼라 디스플레이 튜브에 이용되는 칼라 선택 전극에 사용하기 위한 새도우 마스크의 제조 방법 등에 이용된다.

Claims (15)

  1. 전자총(10)과, 스크린(6)을 갖는 디스플레이 윈도우(3)와, 상기 전자총(10)과 상기 스크린(6) 사이에 위치한 새도우 마스크(13)를 갖는 칼라 선택 전극(12)을 포함하며, 전자총 측(20) 및 스크린 측(21)을 갖는 새도우 마스크(13)에는 애퍼처(apertures)(22)의 패턴이 제공되고, 적어도 상기 전자총 측(20)에서의 애퍼처(22)가 크레이터(crater)와 같은 형상을 나타내고, 상기 새도우 마스크(13)에는, 높은 전자 후방 산란 계수(electron backscatter coefficient)를 갖는 코팅(coating)이 상기 전자총 측(20)에 제공되고, 낮은 전자 후방 산란 계수를 갖는 코팅이 상기 스크린 측(21)에 제공되는, 칼라 디스플레이 튜브(1)로서,
    상기 새도우 마스크(13)의 상기 전자총 측(20) 상의 높은 전자 후방 산란 계수를 갖는 상기 코팅은 상기 애퍼처(22)의 크레이터를 코팅되지 않은 채로 남겨놓는 것을 특징으로 하는, 칼라 디스플레이 튜브.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전자총 측(20)에서의 코팅은 중금속 또는 중금속 산화물을 포함하며, 상기 중금속은 적어도 70의 원자 번호(Z)를 갖는 것을 특징으로 하는, 칼라 디스플레이 튜브.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 스크린 측(21)에서의 코팅은 경금속 또는 경금속 산화물을 포함하며, 상기 경금속은 20을 초과하지 않는 원자 번호(Z)를갖는 것을 특징으로 하는, 칼라 디스플레이 튜브.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 전자총 측(20)에서의 코팅은 Bi2O3, WO3, WC로 형성된 그룹의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 칼라 디스플레이 튜브.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 스크린 측(21)에서의 코팅은 Al2O3, SiO2, BIN으로 형성된 그룹의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 칼라 디스플레이 튜브.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 새도우 마스크(13)의 전자총 측(20)에서의 상기 애퍼처(22)의 크레이터는 상기 새도우 마스크(13)의 상기 스크린 측(21) 상에 제공된 코팅으로 코팅되는 것을 특징으로 하는, 칼라 디스플레이 튜브.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 칼라 디스플레이 튜브(1)에 사용하기 위한, 새도우 마스크.
  8. 전자총 측(20) 및 스크린 측(21)을 갖고, 금속 시트(43)로부터 형성되는, 칼라 디스플레이 튜브(1)에 사용하기 위한 새도우 마스크(13) 제조 방법으로서,
    상기 방법은, 상기 금속 시트(43)를 중금속 층(44)으로 덮고, 후속적으로,애퍼처(22)의 패턴을 상기 금속 시트(43)에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 중금속 층(44)은 상기 새도우 마스크(13)의 전자총 측(20) 상에 적어도 부착되는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 중금속 층(44)은 증착(evaporation), 스푸터링(sputtering), 또는 전기 화학적 도금(electrochemical plating)에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애퍼처(22)의 패턴은 광 화학 에칭(photochemical etching) 공정에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  12. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중금속 층(44)은 텅스텐(W)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 텅스텐을 포함하는 상기 층은 약 0.5㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  14. 제 8항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 새도우 마스크(13)의 스크린 측(21)은 낮은 후방 산란 계수를 갖는 층으로 덮이는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 스크린 측(21)에서의 코팅은 Al2O3, SiO2, BN로 형성된 그룹의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
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