KR20030014086A - 조정가능한 광투과율을 지닌 비디오 디스플레이 스크린용다층 정전방지/반사방지 코팅 - Google Patents

조정가능한 광투과율을 지닌 비디오 디스플레이 스크린용다층 정전방지/반사방지 코팅 Download PDF

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중화 픽쳐 튜브즈, 리미티드
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Abstract

2층 정전방지/반사방지 코팅 기술은 정전방지 층상에 외부 반사방지 층을 증착시키는 것보다 앞서 음극선관(CRT)과 같은 비디오 디스플레이 장치의 유리 디스플레이 스크린의 외부 표면상에 내부 금속성 정전방지 층을 먼저 증착시키는 2단계 스퍼터링 방식을 사용한다. 내부 금속성 정전방지 층은 Ti 및 Cr을 함유하고 2.0-2.8의 광 굴절율 및 2-8nm의 두께를 갖는다. 외부 반사방지 층은 SiO2및 MgO를 함유하고 1.3-1.47의 광 굴절율 및 70-100nm의 두께를 갖는다. 내부 금속성 정전방지 층을 통과하는 광 투과율은 이 내부 층의 두께를 정밀 제어함으로써 원하는 대로 정밀하게 조정될 수 있다.

Description

조정가능한 광투과율을 지닌 비디오 디스플레이 스크린용 다층 정전방지/반사방지 코팅{MULTI-LAYER ANTISTATIC/ANTIREFLECTIVE COATING FOR VIDEO DISPLAY SCREEN WITH ADJUSTABLE LIGHT TRANSMISSION}
본 발명은 일반적으로 비디오 디스플레이 장치의 유리 디스플레이 스크린에 표면 코팅을 도포하는 것에 관한 것이며, 특히 컬러 음극선관과 같은 비디오 디스플레이 장치의 디스플레이 스크린상에 스퍼터링에 의해 2층 정전방지/반사방지 코팅을 증착시키는 것에 관한 것이다.
음극선관(CRT)과 같은 비디오 디스플레이 장치의 디스플레이 스크린 또는 패널의 외부 표면에는 통상적으로 각종 기능을 수행하는 다층 코팅이 제공되어 있다. 이들 기능은 유리 디스플레이 스크린/외부 코팅 조합을 통과하는 광 투과율을 감소시켜 비디오 화상 컨트라스트를 개선시키는 것을 포함한다. 또한, 표면 코팅의 내부 층은 비디오 디스플레이 장치의 시청자를 저 주파수 전자계 방사로부터 차단시키고 디스플레이 패널상의 정전기 전하를 중성 접지로 분산시키도록 하기 위하여 전도성을 지닌다. 이 코팅은 또한 통상적으로 반사방지 성능을 제공하여 디스플레이 스크린으로부터의 광 반사를 감소시켜 디스플레이 스크린상에서 비디오 화상의 시청을 용이하게 한다.
디스플레이 스크린의 외부 표면에 다층 코팅하는 각종 방식이 사용된다. 이들 기술은 때때로 습식 방법이라 칭하는 스핀 코팅, 진공 증착 및 스퍼터링을 포함한다. 스핀 코팅 방법은 Ag-Pd 또는 Ag-Au 콜로이드를 함유하는 물질과 함께 폭 넓게 사 용되어 왔다. 이에 따라서 형성된 코팅은 양호한 전기 도전율을 갖고 상대적으로 낮은 광 반사율을 갖지만, 이것은 상대적으로 품질이 나쁘고 처리 비용이 많이 든다. 이 스핀 코팅 방식은 또한 재생성 및 코팅 두께를 제어하는데 문제를 갖고 있다. 진공 증착 방식은 고온의 열처리를 수반하는데, 이로 인해 스핀 코팅 방식보다 에너지 소모가 크고 비용이 많이 든다. 스퍼터링 방식은 반사방지 층에서 사용하기 위하여 저 굴절율을 갖는 안정한 SiO2층을 고속으로 형성시 문제에 직면한다. 광 흡수 반사방지 층을 CRT 디스플레이 스크린에 도포하는 한가지 방식이 미국 특허 제 5,691,044호에 공개되어 있다. 이 스퍼터링 방식은 TiN의 내부 층을 유리 기판의 표면에 도포하는 것이다. 이 TiN 층은 다층 코팅을 유리 기판에 도포하기 위하여 사용되는 고온에서 불안정하게 된다. TiN 층의 내열성을 개선시키기 위하여, 금속 질화물(TiN)로 이루어진 산화물 장벽 층이 내부 TiN 층상에 형성된다. 이 방식은 스퍼터링 공정에서 N2및 O2와 같은 각종 반응 개스를 필요로 하는데, 이것이 비디오 디스플레이 스크린 제조 비용 및 복잡성을 증가시킨다.
본 발명은 비디오 디스플레이 스크린의 외부 표면에 스퍼터링에 의해 도포된 다층 정전방지/반사방지 코팅을 제공함으로써 종래 기술의 문제를 피하도록 하는 것인데, 이 코팅은 광 투과율 특성 뿐만 아니라 다층 코팅의 두께에 대해 정밀하게 제어할 수 있게 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 비디오 디스플레이 스크린용 다층 정전방지/반사방지 코팅을 제공하는 것인데, 이 코팅의 두께는 정밀하게 제어되어 코팅을 통해서 투과되는 광을 정밀하게 조정한다.
본 발명의 다른 목적은 103ohms 정도 만큼 낮은 도전율 및 0.7% 만큼 낮은 반사율을 갖도록 정밀하게 제어되는 비디오 디스플레이 패널의 외부 표면용 정전방지/반사방지 코팅을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 금속성 화합물 및 낮은 도전율, 즉 103ohms 만큼 낮은 도전율을 갖는 비디오 디스플레이 패널의 외부 표면용 정전방지 코팅을 제공하는 것이다.
본 발명의 또한 다른 목적은 비디오 디스플레이 스크린용 다층 정전방지/반사방지 코팅 및 이를 도포하는 방법을 제공하는 것인데, 이것은 금속을 토대로 하고 스퍼터링에 의해 코팅을 생성하여 증착시에 반응 개스를 사용할 필요가 없다.
본 발명의 또한 다른 목적은 비디오 디스플레이 스크린의 표면상에 다층 코팅을 증착시키기 위한 스퍼터 코팅 기술을 제공하는 것인데, 이 기술은 반응 개스에 대한 필요성을 제거하고 코팅 두께를 정밀 제어함으로써 코팅 도전율 및 반사율을 정밀 제어하게 한다.
도 1 은 본 발명의 원리에 따른 반사방지/정전방지 코팅을 포함한 CRT의 세로방향 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 내부 정전방지 층 및 외부 반사방지 층을 포함한 외부 표면 코팅을 갖는 평면 디스플레이 스크린의 부분적인 단면도.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링에 의해 비디오 디스플레이 스크린의 외부 표면상에 다층 반사방지/정전방지 코팅을 도포하는 장치의 개요적인 블록도.
본 발명은 비디오 디스플레이 스크린의 외부 표면상에 정전방지/반사방지 코팅을 형성하는 공정에 관한 것으로서, 이 공정은 2-8nm의 범위 내에서 정밀 제어되는 두께를 갖는 금속성의 내부 정전방지 층을 비디오 디스플레이 스크린의 외부 표면상에 스퍼터 증착시키는 단계로서, 상기 내부 정전방지 층의 광 굴절율 또한 2.0-2.8 범위 내에서 정밀하게 제어되는, 상기 스퍼터증착 단계 및 70-100nm의 범위 내에서 정밀하게 제어되는 두께를 갖는 외부 반사방지 층을 상기 내부 정전방지 층상에 스퍼터 증착시키는 단계로서, 상기 외부 반사방지 층의 광 굴절율 또한 1.3-1.47 범위 내에서 정밀하게 제어되는, 상기 스퍼터증착 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 상술된 화합물을 갖는 비디오 디스플레이 패널용 다층 코팅에 관한 것이다.
첨부된 청구범위는 본 발명을 특징화하는 이들 새로운 특징들을 설명한다.그러나, 본 발명의 또 다른 목적 및 장점 뿐만 아니라 본 발명 자체는 첨부한 도면과 관련한 바람직한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 통해서 충분히 이해할 수 있을 것이다. 전체 도면에서 동일한 소자에는 동일한 참조 문자가 병기되어 있다.
본 발명에 따른 스퍼터링에 의해 도포되는 정전방지/반사방지 코팅(32)을 포함한 CRT(10)의 세로방향 단면도가 도1에 도시되어 있다. 이하의 설명에서, 용어 "디스플레이 스크린", "디스플레이 패널" 및 "면판(faceplate)"이 혼용된다. 또한, 용어 "층" 및 "코팅"은 동의어로서 사용된다. CRT(10)는 전방 화면 또는 디스플레이 스크린(14)을 갖는 봉인된 유리 엔벨로프(12)와, 후미 목 부분(aft neck portion)(18) 및 중간 갈때기 부분(16)을 포함한다. 전자빔이 입사될 때 광을 방출하여 디스플레이 스크린상에 비디오 화상을 생성시키는 다수의 이산 인광 증착물 또는 요소를 함유하는 인광 스크린(24)이 유리 디스플레이 스크린(14)의 내부 표면상에 배치된다. 컬러 CRT(10)는 CRT의 유리 디스플레이 스크린(14)으로 향하여 이 스크린상에 집중되는 3개의 전자 빔(22)을 포함한다. CRT의 유리 엔벨로프(12)의 목 부분(12)내에 통상적으로 직렬 어레이로 배열된 복수의 전자 총(20)이 배치되어 전자 빔(22)을 인광 스크린(24)으로 향하게 한다. 전자 빔(22)은 간결성을 위하여 도면에 도시되지 않은 자기 편향 요크에 의해 인광 스크린을 가로질러 수직 및 수평으로 동시에 편향된다. 개구(26a)를 통과하는 다수의 이격된 전자 빔을 갖는 섀도우 마스크(26) 및 이 마스크 주변의 스커트 부분(skirt portion)(28)이 인광 스크린(24)으로부터 이격된 방식으로 배치된다. 섀도우 마스크 스커트 부분(28)은 섀도우 마스크 주변의 섀도우 마스크 설치 고정물(30)에 확실하게 부착된다. 이 섀도우 마스크 설치 고정물(30)은 CRT의 유리 엔벨로프(12)의 내부 표면에 부착되고 간결성을 위하여 또한 도면에 도시되지 않은 마스크 부착 프레임 및 설치 스프링과 같은 종래의 부착 및 위치결정 구조물을 포함한다. 섀도우 마스크 설치 고정물(30)은 CRT의 유리 엔벨로프(12)의 내부 표면에 부착될 수 있고 이 섀도우 마스크(26)는 용접 또는 유리 기반 프릿(glass-based frit)과 같은 종래 수단에 의해 설치 고정물에 부착될 수 있다.
본 발명에 따라서 내부 표면상에 상술된 인광 층(24) 및 외부 표면상에 외부 정전방지/반사방지 코팅(32)을 갖는 CRT의 유리 디스플레이 스크린(14) 부분의 부분적인 단면도가 도2에 도시되어 있다. 도2의 유리 디스플레이 스크린(14)은 평면으로 도시되었지만, 본 발명은 도2에 도시된 바와 같은 평면 디스플레이 스크린 뿐만 아니라 도1에 도시된 바와 같은 곡면의 디스플레이 스크린 둘 다에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명이 CRT의 디스플레이 스크린의 외부 표면 사용과 관계하여 도면에서 예시하였지만, 본 발명은 이런 타입의 디스플레이 장치에 사용하는 것으로 국한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 정전방지/반사방지 코팅(32)은 또한 실제로 어떤 타입의 자기방출 컬러 디스플레이 장치의 디스플레이 패널의 외부 표면상에, 즉 비디오 화상이 입사되는 활성 전자에 의해 활성화되는 인광에 의해 생성되는 곳에서 균등하게 사용될 수 있다. CRT와 다른 자기방출 컬러 장치는 필드 방출 디스플레이, 플라즈마 방전 패널, 진공 형광 스크린 및 개스 방전 스크린을 포함한다. 유리 디스플레이 스크린(14)의 내부 표면상에 배치된 인광 층(24)은 많은 수의 이산 도트 또는 스트라이프 형태일 수 있다.
본 발명에 따르면, 정전방지/반사방지 코팅(32)은 내부 정전방지 층(46) 및 외부 반사방지 층(48)을 포함한다. 도체(50)는 디스플레이 스크린(14)의 내부 정전방지 층(46) 또는 외부 표면 부분에 부착되어 디스플레이 스크린을 중성 접지 전위와 전기적으로 결합시킬 수 있다. 이 방식으로, 디스플레이 스크린(14)상의 정전기 전하의 증가는 디스플레이 스크린상의 정전기 전하를 전기 도전성의 내부 정전방지 층(46)을 통해서 중성 접지로 방전시킴으로써 억제된다.
본 발명의 한 양상에 따라서 CRT(62)의 유리 디스플레이 스크린(62a)의 외부 표면에 정전방지/반사방지 코팅을 도포하는 스퍼터 증착 장치(60)의 개요적인 블록도가 도3에 도시되어 있다. 스퍼터 증착 장치(60)는 밸브(65)에 의해 함께 접속되는 보다 큰 진공실(64a) 및 보다 작은 진공실(64b)을 포함한 이중 진공실(64)을 포함한다. 종래의 스퍼터링 시스템(간결성을 위하여 도시되지 않음)은 타겟을 CRT(62)의 디스플레이 스크린(62a)의 외부 표면으로 스퍼터링시키는 진공실(64)내에 배치된다. 보다 큰 진공실(64a) 및 보다 작은 진공실(64b) 각각은 자체 진공 게이지 및 밸브를 가져 이들 진공실 내의 압력을 각각 제어한다. 따라서, 보다 큰 진공실(64a)은 진공 게이지(70, 74 및 84)를 포함하여 그 내의 압력을 모니터한다. 배출 밸브(72)는 보다 큰 진공실(64a)로 공기를 인입시켜 가령 보다 큰 진공실에 대한 유지보수를 수행한다. 진공 게이지(66)는 보다 작은 진공실(64b)내의 압력을 모니터하지만, 배출 밸브(68)는 공기를 보다 작은 진공실로 인입시켜 CRT(62)의 디스플레이 스크린(62a)을 삽입시키거나 제거한다. 확산 펌프(76)는 게이트(78)를 통해서 결합된 보다 큰 진공실(64a) 및 보다 작은 진공실(64b)에 접속된다. 진공 게이지(80 및 82)는 또한 확산 펌프(76) 및 결합된 보다 큰 진공실(64a) 및 보다 작은 진공실(64b) 간에 접속되어 확산 펌프내의 진공 레벨을 모니터한다. 한 쌍의 기계적인 펌프(86 및 88)는 각각의 밸브(98 및 100)에 의해 확산 펌프(76)에 접속된다. 진공 게이지(94)는 또한 기계적인 펌프(86 및 88) 및 확산 펌프(76)간에 접속되어 진공 펌프의 압력을 모니터한다. 조합된 한 쌍의 기계적인 펌프(90 및 92)는 각각의 밸브(108 및 106)에 의해 보다 큰 진공실(64a) 및 보다 작은 진공실(64b)에 결합된다. 또한, 기계적인 펌프(90 및 92)는 진공 게이지(96)에 의해서 뿐만 아니라 밸브(102 및 104) 각각에 의해 밸브(106 및 108)에 결합된다. 진공 게이지(96)는 진공 펌프(90 및 92)의 압력을 모니터 한다.
스퍼터 증착 장치(60)는 다음 방식으로 동작한다. 기계적인 펌프(86 및 88)는 개방 위치의 밸브(98 및 100)로 확산 펌프(76)를 펌핑하기 위하여 턴온된다. 기계적인 펌프(90 및 92)는 개방 위치의 밸브(102, 104 및 108) 모두로 보다 큰 진공실(64a)을 펌핑하기 위하여 턴온된다. 밸브(98, 100 102)는 항상 개방되어 있다. 확산 펌프(76)의 압력 및 보다 큰 진공실(64a)이 작업 압력(working pressure)에 도달할 때, 게이트(78)는 개방되고 밸브(108)는 폐쇄된다. 그리고 나서, CRT(62)의 디스플레이 스크린(62a)은 보다 작은 진공실(64b)에 장착되고 밸브(106)는 기계적인 펌프(90 및 92)에 의해 작업 압력에 이르기까지 보다 작은 진공실을 펌핑하기 위하여 개방된다. 보다 작은 진공실(64b)내의 압력이 작업 압력에 도달될 때, 보다 큰 그리고 보다 작은 진공실(64a, 64b) 간에 배치된 밸브(65)는 두개의 진공실들 간의 압력을 균등화하기 위하여 개방된다.
그리고 나서, 보다 작은 진공실(64b)내의 스퍼터링 시스템은 스퍼터링 타겟을 CRT의 디스플레이 스크린(62a)의 외부 표면으로 증착시킨다. 본 발명의 다층 정전방지/반사방지 코팅으로 CRT의 디스플레이 스크린(62a)의 외부 표면을 코팅한 후, 밸브(65)는 폐쇄되고 밸브(68)는 개방되어 공기를 보다 작은 진공실(64b)로 인입시킨다. 그리고 나서, CRT(62)는 장착되지 않거나 보다 작은 진공실(64b)로부터 제거되고 또다른 CRT는 보다 작은 진공실에 장착된다. 그리고 나서, 상술된 단계 순서가 보다 작은 진공실(64b)에 장착되는 새로운 CRT에 대해서 반복된다.
도3의 스퍼터 증착 장치는 내부 정전방지 층(46)의 두께를 매우 높은 정밀도로 제어한다. 내부 정전방지 층(46)의 두께는 2-8nm내로 제어될 수 있다. 내부 정전방지 층(46)은 금속 Ti 또는 Cr을 함유하는 것이 바람직하다. 내부 정전방지 층(46)의 두께를 정밀하게 제어함으로써, 자체 광 굴절율은 2.0-2.8 범위 내로 제어될 수 있다. 103ohms 정도의 낮은 도전율 및 0.7% 정도의 낮은 반사율을 갖는 내부 정전방지 층(46)을 제공하는 것이 바람직하다. 외부 반사방지 층(48)은 SiO2또는 MgO를 함유하는 것이 바람직하다. 외부 반사방지 층(48)의 두께 또한 70-100nm 범위 내로 되도록 정밀하게 제어된다. 외부 반사방지 층(48)의 두께를 이와 같이 제어함으로써, 자체 광 굴절율은 1.3-1.47 범위 내가 되도록 정밀하게 제어될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명으로부터 벗어남이 없이 변경 및 수정을 행할 수 있다는 것을 당업자는 알 수 있을 것이다. 그러므로,첨부된 청구범위는 본 발명의 원리 및 영역 내에 있는 이와 같은 모든 변경 및 수정을 포함한다. 상기 설명 및 첨부 도면에 개시된 요지는 어떤 제한을 위해서가 아니라 단지 예시를 위해서 제공된 것이다. 본 발명의 실제 영역은 종래 기술을 토대로 한 적절히 고려할 때 이하의 청구범위에 규정되어 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 따르면 내부 금속성 정전방지 층을 통과하는 광 투과율이 이 내부 층의 두께를 정밀 제어함으로써 원하는 대로 정밀하게 조정될 수 있고, 본 발명의 코팅의 두께가 정밀하게 제어되어 코팅을 통해서 투과되는 광을 정밀하게 조정할 수 있고, 103ohms 정도 만큼 낮은 도전율 및 0.7% 만큼 낮은 반사율을 갖도록 정밀하게 제어할 수 있고, 본 발명에 따른 코팅 및 이를 도포하는 방법은 금속을 토대로 하고 스퍼터링에 의해 코팅을 생성하여 증착시에 반응 개스를 사용할 필요가 없고, 코팅 두께를 정밀 제어함으로써 코팅 도전율 및 반사율을 정밀 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 비디오 디스플레이 스크린의 외부 표면상에 정전방지/반사방지 코팅을 형성하는 공정에 있어서,
    2-8nm의 범위 내에서 정밀하게 제어되는 두께를 갖는 금속성의 내부 정전방지 층을 비디오 디스플레이 스크린의 외부 표면상에 스퍼터증착시키는 단계로서, 상기 내부 정전방지 층의 광 굴절율은 또한 2.0-2.8 범위 내에서 정밀하게 제어되는, 상기 스퍼터증착 단계 및,
    70-100nm의 범위 내에서 정밀하게 제어되는 두께를 갖는 외부 반사방지 층을 상기 내부 정전방지 층상에 스퍼터증착시키는 단계로서, 상기 외부 반사방지 층의 광 굴절율은 또한 1.3-1.47 범위 내에서 정밀하게 제어되는, 상기 스퍼터증착 단계를 포함하는 정전방지/반사방지 코팅 형성 공정.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 정전방지 층은 Ti 또는 Cr을 함유하는 정전방지/반사방지 코팅 형성 공정.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 내부 정전방지 층은 103ohms 정도의 전기 도전율을 갖는 정전방지/반사방지 코팅 형성 공정.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 내부 정전 방지층은 0.7% 정도의 반사율을 갖는 정전방지/반사방지 코팅 형성 공정.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 반사방지 층은 SiO2또는 MgO를 함유하는 정전방지/반사방지 코팅 형성 공정.
  6. 비디오 디스플레이 패널용 다층 코팅에 있어서,
    2-8nm 내에서 정밀하게 제어되는 두께를 갖는 상기 비디오 디스플레이 패널의 외부 표면상에 배치된 내부 금속성 정전방지 층으로서, 상기 내부 정전방지 층의 광 굴절율은 상기 내부 정전방지 층의 두께에 의해 결정되고 상기 광 굴절율은 또한 2.0-2.8의 범위 내에서 정밀하게 제어되는, 상기 내부 금속성 정전방지 층 및,
    상기 내부 정전방지 층상에 배치되고 70-100nm 범위 내에서 정밀하게 제어되는 두께를 갖는 외부 반사방지 층으로서, 상기 외부 반사방지 층의 광 굴절율은 또한 1.3-1.47 범위 내에서 정밀하게 제어되는, 상기 외부 반사방지 층을 구비하는비디오 디스플레이 패널용 다층 코팅.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 내부 정전방지 층은 Ti 또는 Cr을 함유하는 비디오 디스플레이 패널용 다층 코팅.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 내부 정전방지 층은 103ohms 정도의 전기 도전율을 갖는 비디오 디스플레이 패널용 다층 코팅.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 내부 정전방지 층은 0.7% 정도의 반사율을 갖는 비디오 디스플레이 패널용 다층 코팅.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 외부 반사방지 층은 SiO2또는 MgO를 함유하는 비디오 디스플레이 패널용 다층 코팅.
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