KR20030045333A - 투사형 음극선관용 형광막 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20030045333A
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이현덕
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허경재
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Abstract

본 발명은 투사형 음극선관용 형광막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상기 투사형 음극선관용 형광막은 형광체, 실리케이트, 바륨염 및 산화붕소를 포함한다. 본 발명은 또한, (a) 음극선관 튜브내에 바륨이온을 포함하는 수용액을 투입하는 단계; (b) 상기 수용액에 형광체, 실리케이트 및 산화붕소의 혼합 수용액을 첨가하는 단계; 및 (c) 형광체를 침강시킨 후 상등액을 배액하고 건조하는 단계를 포함하는 투사형 음극선관용 형광막의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 투사형 음극선관용 형광막은 휘도 및 패널에 대한 접착력이 우수하고 브라우닝 문제를 개선할 수 있다.

Description

투사형 음극선관용 형광막 및 그 제조방법{A PHOSPHOR LAYER FOR PROJECTION TYPE CATHODE RAY TUBE AND A METHOD OF PREPARING THE SAME}
[발명이 속하는 기술 분야]
본 발명은 투사형 음극선관용 형광막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도 및 패널에 대한 접착력이 우수하고 브라우닝(Browning) 문제를 개선할 수 있는 투사형 음극선관용 형광막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
[종래 기술]
현대의 정보 디스플레이는 흔히 브라운관이라 불리는 음극선관(cathode ray tube; CRT)이 주종을 이루고 있다. 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 표시장치이다. 이러한 음극선관에는 투사형 음극선관 및 직시형 음극선관의 두 종류가 있다.
최근에는 고화질 텔레비젼(HDTV) 방송의 시작과 함께 40 인치 이상의 대화면을 구현할 수 있는 투사형 음극선관(Projection Type Cathode Ray Tube)에 대한 수요가 가정용뿐만 아니라 업무용으로도 증가하고 있는 추세이다.
투사형 음극선관의 경우에는 40 인치 또는 52 인치 이상의 대화면으로 영상이 투사되므로 투사형 음극선관의 형광면은 직시형 음극선관의 형광면에 비해 높은 색순도 뿐만 아니라 수배 내지 수십배의 밝기를 필요로 한다. 따라서, 단위 면적당 전류밀도가 매우 높아 전자 빔에 의한 형광막의 브라우닝 현상이 직시형 음극선관에 비해 발생할 확률이 매우 높다.
브라우닝 현상이란 투사형 음극선관의 내의 페이스 패널 표면이 착색되는 현상을 말한다. 종래의 투사형 음극선관의 광출력이 저하되는 원인으로서는 형광체의 발광효율 그 자체가 저하하는 것과 페이스 패널 내면의 브라우닝 현상의 2가지를 들 수 있고, 현재 그 기여율은 약 반반이라고 고려되고 있다.
브라우닝에는 전자선 브라우닝과 X선 브라우닝의 2 종류가 있다. 전자선 브라우닝은 형광체층의 간격을 빠져나온 전자선이 페이스 패널 내 표면에 직접 충돌할 때의 에너지에 의해 페이스 패널을 구성하는 나트륨(Na)이나 칼륨(K) 등의 알카리 금속이온이 환원되어 금속화하는 것에 의해 발생한다. X선 브라우닝은 일종의 솔라리제이션(Solarization)이며, 형광체층이나 글라스 표면에 고속도로 전자가 충돌하는 것에 의해 발생한 X선의 에너지에 의해 페이스 패널 표면의 글라스 중의 격자의 결손으로 착색중심이 생기는 것에 의해 발생한다. 이들 전자선 브라우닝 및 X선 브라우닝 모두 페이스 패널의 글라스 표면이 갈색으로 착색되고 착색전의 분광투과율분포에 비해서 착색후의 분광투과율 분포는 가시광의 단파장 영역일수록 투과율이 크게 저하된다.
투사형 음극선관의 형광막은 실리케이트를 이용하여 형광체를 페이스 패널에접착시키는 방법으로 형성된다. 이 실리케이트는 브라우닝 현상을 야기시킬 수 있으므로 일반적으로 형광막 제조시 실리케이트의 양을 최대한 줄여서 사용하고 있다. 그러나 실리케이트의 양을 감소시키면 형광체와 패널간의 접착력이 감소되고 형광막 제조공정에 요구되는 건착력과 습착력이 나빠지게 되므로 실리케이트의 양을 줄이는 방법으로 브라우닝 현상을 저하시키는 것은 한계가 있다.
미국특허 제6,081,069호에는 종래의 일반적인 투사형 음극선관의 형광막의 유리에 대한 접착력을 보강하기 위한 접착력 보강제로서 바륨아세테이트 및 포타슘실리케이트가 기재되어 있다. 그러나 접착력 보강제로서 바륨아세테이트 및 포타슘실리케이트를 사용할 경우에는 브라우닝 현상을 방지할 수가 없다는 문제점이 있다.
한국특허공개 제1984-0003914호에는 음극선관의 전면 패널로 형광체 패널보다 X선 흡수계수가 비교적 낮은 유리를 사용함으로써 브라우닝 현상을 방지하고 화상의 휘도를 저하시키지 않는 음극선관에 관하여 기재되어 있다.
한국특허공개 제1992-0020578호에는 페이스 패널과 형광체층 사이에 광학 다중 간섭막을 형성하여 브라우닝을 감소시킬 수 있는 투사형 음극선관이 기재되어 있다. 상기 광학 다중 간섭막으로는 이산화규소(SiO2) 또는 산화알루미늄(Al2O3) 등 무기원소의 산화물, 플루오르화물, 황화물 등을 사용하고 있다. 그러나 투사형 음극선관 내에 간섭막을 다중으로 설치함으로써 제조공정이 까다롭고 투사형 음극선관의 제조 비용이 많이 든다는 문제점이 있다.
본 발명은 휘도와 패널에 대한 접착력이 우수하고 브라우닝 문제를 개선할 수 있는 투사형 음극선관용 형광막을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 투사형 음극선관용 형광막의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 형광체, 실리케이트, 바륨염 및 산화붕소를 포함하는 투사형 음극선관용 형광막을 제공한다.
본 발명은 또한 (a) 음극선관 튜브내에 바륨이온을 포함하는 수용액을 투입하는 단계; (b) 상기 수용액에 형광체, 실리케이트 및 산화붕소의 혼합 수용액을 첨가하는 단계; 및 (c) 형광체를 침강시킨 후 상등액을 배액하고 건조하는 단계를 포함하는 투사형 음극선관용 형광막의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 투사형 음극선관용 형광막은 형광체, 실리케이트, 바륨염 및 산화붕소를 포함한다.
상기 실리케이트는 음극선관 튜브내의 형광막 형성시 형광체를 침전시키며 패널 표면에 형광체를 접착시키는 역할을 한다. 상기 실리케이트로는 포타슘실리케이트(K2O·SiO2)가 가장 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 실리케이트는 비중이 1.03 내지 1.1이 되도록 순수로 희석하여 수용액의 형태로 사용하는 것이 바람직하다. 실리케이트의 비중이 1.03 미만이면 형광막 형성공정에서 습착력과 중간막 도포시의 건착력이 저하되는 문제점이 있고, 실리케이트의 비중이 1.1을 초과하면 브라우닝 현상을 방지할 수 없어 바람직하지 않다.
상기 바륨염으로는 바륨 아세테이트가 가장 바람직하게 사용될 수 있다. 바륨아세테이트의 수용액은 포타슘실리케이트(K2O·SiO2)와 형광체의 혼합용액에 섞이면 형광체 표면에 있는 포타슘실리케이트와 반응하여 형광체의 침전을 유도하는 역할을 한다. 또한, 바륨아세테이트는 용액 상태의 형광체가 튜브에의 접착력을 좋게하여 상등액을 배액할 때에 형광체가 튜브에서 잘 떨어지지 않도록 접착력을 향상시켜주는 역할을 한다. 이는 형광막 건조시 열풍을 불어줄때 형광막이 떨어지게 되는데, 이때 바륨아세테이트는 녹는점이 낮아 열풍을 불어주면 점도가 높은 액체로 되기 때문에 바륨아세테이트는 형광막의 접착력을 향상시켜주게된다. 상기 바륨염의 함량은 형광막에 대하여 600 내지 800 ppm이 바람직하다. 상기 바륨염 수용액은 7인치 PRT의 경우 600 내지 700 ml의 양으로 사용되는 것이 바람직하다. 바륨염 수용액의 농도가 600 ppm 미만이면 접착력이 약해져 막이 형성되지 않는 문제점이 있고, 800 ppm를 초과하면 브라우닝이 개선할 수 없다는 문제점이 있어 바람직하지 않다.
본 발명에서는 형광체, 실리케이트 및 바륨염에 산화붕소를 더 첨가함으로써 브라우닝 현상의 원인이 되는 실리케이트의 양을 감소시키고 형광체와 패널의 접착력을 우수하게 유지할 수 있다. 상기 산화붕소의 함량은 5% 수용액을 만들어 10ml내지 20 ml 사용하는 것이 바람직하다. 5% 산화붕소 수용액의 사용량이 10ml 미만이면 형광막 접착력 개선 효과가 별로 없어 바람직하지 않고, 20ml를 초과하면 형광막의 휘도가 감소하게 되어 바람직하지 않다.
본 발명의 형광막은 형광체에 포타슘실리케이트, 바륨아세테이트 및 산화붕소를 첨가하고 접착력을 향상시키기 위하여 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 음극선관용 형광막 형성공정은 (a)음극선관 튜브내에 바륨이온을 포함하는 수용액을 투입하는 단계; (b) 상기 수용액에 형광체, 실리케이트 및 산화붕소의 혼합 수용액을 첨가하는 단계; 및 (c) 형광체를 침강시킨 후 상등액을 배액하고 건조하는 단계를 포함한다.
투사형 음극선관의 형광막은 침강법을 이용하여 제조한다. 첫 번째 공정에서 바륨이온을 포함하는 수용액은 일정농도의 바륨염을 물에 첨가하여 제조될 수 있다.
상기 바륨이온을 포함하는 수용액이 투입된 음극선관 튜브에 형광체, 실리케이트 및 산화붕소를 혼합한 수용액을 첨가한다. 이 혼합 수용액을 일정시간 방치하여 형광체가 침강되도록 하고 상등액은 배액시켜 제거한다. 이러한 방법으로 형성된 막은 건조로를 통과시켜 건조시켜 막을 견고하게 하여 형광막을 완성한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명은 보다 명확하게 표현하기 위한 목적으로 기재될 뿐이며, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
600 ppm 바륨아세테이트 수용액 600ml를 투사형 음극선관 튜브 내부에 투입한 후, 여기에 비중이 1.08인 포타슘실리케이트(K2O·SiO2) 수용액 120ml, 5% 산화붕소 수용액 10 ml , 순수 100g 및 형광체 입자 1.1g의 혼합 수용액을 투입한 후, 형광체가 침강되면 형광막 윗부분의 상등액을 배액시켜 제거하고, 건조로를 통과시켜 가로 2㎝, 세로 2㎝의 ITO 유리상에 형광막을 형성하였다.
(실시예 2)
비중이 1.08인 포타슘실리케이트(K2O·SiO2) 수용액 100ml, 5% 산화붕소 수용액 15 ml사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 형광막을 형성하였다.
(실시예 3)
비중이 1.08인 포타슘실리케이트(K2O·SiO2) 수용액 80ml, 5% 산화붕소 수용액 20 ml사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 형광막을 형성하였다.
(비교예 1)
비중이 1.08인 포타슘실리케이트(K2O·SiO2) 수용액 120ml를 사용하고 산화붕소를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 형광막을 형성하였다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 방법에 의하여 형성된 형광막을 디마운터블(DEMOUNTABLE) 시스템을 이용하여 고압 20 KV, 전류 120 μA의 조건에서10 분간 조사하여 형광막의 채색 변화와 휘도 및 X선의 파장이 500㎚에서 형광막 반사율을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
색좌표 휘도(㏅/㎡) 형광막 반사율(%)
x y
실시예 1 1404 675 1.046 X 104 85
실시예 2 1404 677 1.050 X 104 88
실시예 3 1403 673 1.053 X 104 90
비교예 1 1404 677 1.045 X 104 80
표 1에 나타난 바와 같이, 산화 붕소를 포함하는 실시예 1 내지 3의 형광막은 비교예 1에 비하여 형광막의 광학적 특성은 변함이 없으나, 휘도 및 형광막 반사율은 산화붕소를 포함하지 않는 비교예 1의 형광막에 비하여 우수함을 알 수 있다. 이로부터 산화붕소를 포함하는 형광막을 사용하여 투사용 음극선관을 제조하면 실리케이트의 함량을 줄일 수 있어 브라우닝 현상을 방지할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 투사형 음극선관용 형광막은 휘도 및 패널에 대한 접착력이 우수하고 브라우닝 문제를 개선할 수 있다.

Claims (5)

  1. 형광체, 실리케이트, 바륨염 및 산화붕소를 포함하는 투사형 음극선관용 형광막.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 실리케이트는 수용액 상태로 사용되고, 실리케이트 수용액의 비중이 1.03 내지 1.1인 투사형 음극선관용 형광막.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 바륨염의 함량이 600 내지 800 ppm인 투사형 음극선관용 형광막.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 산화붕소는 5% 수용액 상태로 사용되고 상기 5% 산화붕소 수용액의 함량이 10 ml 내지 20 ml인 투사형 음극선관용 형광막.
  5. (a) 음극선관 튜브내에 바륨이온을 포함하는 수용액을 투입하는 단계;
    (b) 상기 수용액에 형광체, 실리케이트 및 산화붕소의 혼합 수용액을 첨가하는 단계; 및
    (c) 형광체를 침강시킨 후 상등액을 배액하고 건조하는 단계
    를 포함하는 투사형 음극선관용 형광막의 제조방법.
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