KR20050022205A - 선택적 광흡수성을 가진 다층막 및 이를 포함한 음극선관 - Google Patents

선택적 광흡수성을 가진 다층막 및 이를 포함한 음극선관 Download PDF

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Abstract

본 발명은 색선별 기능을 가지며 외광에 의한 확산 반사를 감소시키는 별도의 코팅층을 형성함으로써 종래의 코팅막으로 된 음극선관보다 우수한 화질 특성을 가지는 다층막 및 그를 포함한 음극선관에 관한 것으로, 패널 또는 기판위에 형성된 가시광선 영역의 파장의 빛을 흡수할 수 있는 선택적 광흡수물질, 착색제 및 바인더를 포함하는 선택적 광흡수막; 상기 선택적 광흡수막 위에 형성된 투명전도 기능을 갖는 대전방지막; 및 상기 대전방지막 위에 형성된 SiO2 피막으로서 외부광 또는 형광체에서의 발광을 난반사시켜 눈부심을 방지하는 반사방지막을 포함하는 다층막 및 이를 포함하는 음극선관을 제공한다.

Description

선택적 광흡수성을 가진 다층막 및 이를 포함한 음극선관{Multilayer film with selective light absorption property and cathod ray tube comprising the same}
본 발명은 선택적 광흡수성을 가진 다층막 및 이를 포함한 음극선관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 색선별 기능이 뛰어나며 외광에 의한 확산 반사를 감소시키는 별도의 코팅층을 가진 다층막 및 이를 포함한 음극선관에 관한 것이다.
음극선관(CRT: Cathod Ray Tube)의 패널 표면에는 패널의 종류에 따라 여러가지 기능을 가진 막이 코팅된다. 예를 들면 투과율을 저하시키기 위한 고콘트라스트용 막, 외광 반사를 감소시키기 위한 반사방지막, 정전기 및 먼지의 부착을 방지하기 위한 대전방지막 등이 있다.
최근에는 전자파가 인체에 미치는 영향에 대한 관심이 커지고, 전자파에 대한 규제가 엄격해지면서, 전자파 및 전자파로부터 형성되는 전자기장을 차폐할 수 있는 막에 대한 개발도 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 특성은 도전성과 투과율 및 반사율 등에 따라 결정된다.
종래의 다층막은 도 1에 나타낸 바와 같이 굴절율이 서로 다른 금속 또는 금속 산화물 미립자를 포함하는 2층 또는 3층의 투명 박막으로 이루어지며, 기본적으로 제1층막은 도전성을 가지며 굴절율이 높은 도전성 미립자를 포함하는 알콕시실란 용액 등을 패널 또는 기판(1)에 스핀코팅하고 열처리하여 형성된 도전성 대전방지막(2)이고, 제2층막은 외광 반사방지 기능을 가진 굴절율이 높은 도전성 실리카 입자 등을 포함하는 반사방지막(3)이다. 그리고 선택적으로 난반사를 통한 눈부심 방지를 목적으로 실리카 스프레이 코팅을 통해 난반사막(4)인 제3층막을 형성하기도 한다.
상기와 같은 다층막에서 반사 휘도를 줄이기 위한 방안으로, 제1층막은 도전성 외에 흡광성을 갖는 Ag, Au, Ru, Pt, Pd 등과 같은 금속 또는 이들의 합금의 미립자를 포함하는 투명 피막으로 이루어진다. 그러나 금속 미립자를 사용하는 경우, 외부광 뿐만 아니라 형광체에서 발광하는 빛까지 흡수하므로 그 결과 휘도가 저하되기에, 금속 미립자를 사용하여 반사휘도를 줄이는데는 한계가 있다.
본 발명은 상기 기술적 문제점을 해결하기 위해, 색선별 기능을 가지며 외광에 의한 확산 반사를 줄이는 별도의 코팅층을 형성함으로써 종래의 코팅막으로 된 음극선관보다 우수한 화질 특성을 가지는 다층막 및 그를 포함한 음극선관을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 패널 또는 기판위에 형성된 가시광선 영역의 파장의 빛을 흡수할 수 있는 선택적 광흡수물질, 착색제 및 바인더를 포함하는 선택적 광흡수막;
상기 선택적 광흡수막 위에 형성된 투명전도 기능을 갖는 대전방지막; 및
상기 대전방지막 위에 형성된 SiO2 피막으로서 외부광 또는 형광체에서의 발광을 난반사시켜 눈부심을 방지하는 반사방지막을 포함하는 다층막을 제공한다.
또한 본 발명은 음극선관의 전면에 형성되어 있으며, 또한 가시광선 영역의 파장의 빛을 흡수할 수 있는 선택적 광흡수물질, 착색제 및 바인더를 포함하는 선택적 광흡수막;
상기 선택적 광흡수막 위에 형성된 투명전도 기능을 갖는 대전방지막; 및
상기 대전방지막 위에 형성된 SiO2 피막으로서 외부광 또는 형광체에서의 발광을 난반사시켜 눈부심을 방지하는 반사방지막을 포함하는 다층막을 포함하는 음극선관을 제공한다.
본 발명에 따라 제조된 다층막은 선택적 광흡수막을 포함함으로써 색선별 기능 및 외광에 의한 확산 반사 방지 기능이 뛰어나게 된다.
이하 도면을 참고로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 다층막은 도 2에 나타낸 바와 같이 패널 또는 기판(1)위에 선택적 광흡수막(5)을 형성하고, 그 위에 대전방지막(2) 및 반사방지막(3)을 차례로 중첩하여 형성된다.
선택적 광흡수막은 선택적 광흡수 물질, 착색제 및 바인더를 포함하는 조성물을 코팅하여 이루어진다. 즉, 선택적 광흡수막은 0.05 내지 5.0중량%의 선택적 광흡수물질, 0.01 내지 1.0중량%의 착색제 및 0.5 내지 5중량%의 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
선택적 광흡수 물질로는 가시광선의 특정 영역에서 빛을 선택적으로 흡수하는 유기 또는 무기 재료가 사용될 수 있다. 유기 재료로는 퀴나크리돈계 화합물, 다이옥사진 화합물, 안트라퀴논계, 아이소 인디리논계 또는 페리렌계 등과 같은 유기 안료 또는 그 유도체를 사용할 수 있다. 무기 재료로는 주기율표 Ⅲ족의 희토류 금속의 산화물을 들 수 있으며, 산화네오디움 또는 산화프라세오디뮴이 바람직하다.
착색제로는 유기, 무기 안료 또는 금속 착체를 사용할 수 있다.
유기 안료로는 카본 블랙 또는 흑연 등의 탄소계 물질, 황색, 청색 또는 바이올렛 계열의 안료가 사용될 수 있다. 무기 안료로는 TiO, TiN, TiO1-xNx(0<x<1), TiC, TiN-TiC, 산화코발트, 산화아연, 산화철, 산화루테늄, 산화알루미늄의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
금속 착체로는 금속 착체 아조염료, 금속 착체 안트라퀴논 염료 등이 있다. 이 중에서 색 순도가 높은 유기 안료를 사용하는 것이 바람직하다.
착색제는 투과율 및 색감(body color) 조절을 용이하게 하는 것으로 도전막의 투과율에 따라 함량이 조절될 수 있다.
바인더로는 유기 또는 무기 바인더를 모두 사용할 수 있다. 바인더를 사용하면 균일한 박막 형성이 가능하고, 유리와의 접착력을 강화시켜 착색제에 의해 약화될 수 있는 기계적 강도를 보완할 수 있게 된다.
유기 바인더로는 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐에테르, 폴리아크릴아미드 등의 고분자 및 이들의 유도체를 사용할 수 있으며, 무기 바인더로는 산화규소, 산화지르코늄, 산화티타늄 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 선택적 광흡수막 조성물은 선택적 광흡수 물질 및 착색제를 유기 용매에 첨가하여 분산시키고, 여기에 바인더를 첨가하여 제조한다. 상기 유기 용매로는 메탄올, 에탄올, n-부탄올, 이소프로판올, 디아세톤 알코올 등과 같은 알코올계 용매; 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 이소프로필 셀로솔브; 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리딘중에서 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 선택적 광흡수막 조성물을 코팅하는 방법에는 직류를 이용한 DC 스퍼터링법, 고주파를 이용한 RF 스퍼터링법과 같은 스퍼터링법, 전자빔 증착법과 같은 증착법, 플라즈마 CVD법과 같은 CVD법, 이온 도금법, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 침지 코팅법 등을 들 수 있다. 이중에서 스퍼터링법은 형성된 막이 견고하다는 장점이 있는 반면 제조 비용이 높다는 단점이 있다. 따라서, 비용이 저렴한 스핀 코팅법이 바람직하다. 상기 조성물을 종래의 코팅 방법으로 도포하고 건조 및 소성하여 선택적 광흡수막을 형성한다.
상기와 같이 형성된 선택적 광흡수막 위에 투명전도기능을 갖는 대전방지막을 형성하게 된다.
투명전도기능을 갖는 대전방지막용 조성물은 도전성 금속산화물, 도전성 금속 및 흡습성 금속염으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 직경 100 내지 5000Å인 미립자를 함유한 SiO2 피막 또는 고분자 도전성막으로 이루어진다.
도전성 금속 산화물로는 인듐주석 산화물(ITO), 안티몬주석 산화물(ATO), 알루미늄아연 산화물(AZO), SnO2, In2O3 및 Sb2O3 중에서 선택된 적어도 1종의 산화물을 포함한다.
도전성 금속으로는 Au, Ag, Pt, Pd 및 Ru중에서 선택된 적어도 1종의 금속을 포함한다.
흡습성 금속염으로는 주기율표 Ⅱ 또는 Ⅲ족 금속의 염화물, 질산염, 황산염 또는 카르복실산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함한다.
도전성 고분자로는 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리사이오펜 등의 고분자 및 이들의 유도체를 사용할 수 있다.
대전방지막은 상기 도전성 조성물을 스핀 코팅, 침지 코팅 등과 같은 종래의 방법으로 도포하여 형성된다. 이 때 접착력 향상을 위하여 패널 또는 기판을 30 내지 50℃로 가열하는 것이 바람직하다.
대전방지막은 두께가 500 내지 2000Å이고, 표면저항이 102 내지 1010Ω인 것이 바람직하다.
상기 투명전도성을 갖는 대전방지막 위에 반사방지막을 형성하게 된다.
반사방지막은 SiO2 피막으로서 외부광 또는 형광체에서의 발광을 난반사시켜 눈부심을 방지하는 역할을 한다.
반사방지막은 알콕시실란 Si(OR)4(R은 탄소수 1 내지 15의 알킬기)과 물, 유기 용매를 포함하는 용액을 상기 대전방지막 위에 도포한 다음, 이를 가열하여 SiO2 박막을 형성함으로써 제조된다.
알콕시실란 Si(OR)4을 용해시키기 위한 유기 용매로는 메탄올, 에탄올, n-부탄올, 이소프로판올, 디아세톤 알콜 등과 같은 알콜계 용매 또는 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 이소프로필 셀로솔브, 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리딘중 적어도 1종을 사용할 수 있다.
반사방지막은 스핀 코팅 또는 스프레이 코팅과 같은 비용이 저렴한 습식 코팅 방법으로 바람직하게 형성될 수 있다.
상기 반사방지막용 조성물을 상기 대전방지막 위에 도포한 다음 100 내지 300℃의 온도로 가열한다.
또한 반사방지막 위에 선택적으로 난반사막을 추가로 포함할 수 있다.
난반사막은 외광 반사시 난반사를 일으켜 반사되는 상을 흐리게 하기 위한 것으로, 산화규소가 주성분인 코팅 용액을 이용하여 스프레이 공법으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 다층막은 음극선관의 패널 표면에 형성할 수 있다. 이와 같이 제조된 음극선관은 종래의 음극선관에 비하여 색선별 기능 및 외광 반사방지기능이 뛰어나다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 더 상세히 설명한다. 단, 이는 본 발명을 설명하기 위한 것이지 한정하기 위한 것은 아니다.
실시예
실시예 1
세정된 음극선관을 150 rpm으로 회전시켜 산화네오디움 0.5중량%, 카본블랙 0.1중량%, 산화규소 2.0중량%, 물 20중량% 및 알코올 77.4중량%의 조성을 가지는 선택적 광흡수 도포액을 2분간 스핀도포하였다. 기판의 표면 온도는 40±5℃이었고, 도포액의 주입량은 20cc 이었다. 상기 선택적 광흡수 도포액을 도포한 다음 상온에서 건조시켜 선택적 광흡수 특성을 갖는 박막을 형성하였다.
Ag이 분산된 테트라에틸오르소실리케이트[이하, TEOS라 칭함] 용액(고형분 2.0중량%) 10g을 에틸알코올 90g에 첨가하여 용액 상태의 도포액을 제조하였다. 150rpm으로 회전하는 선택적 광흡수막이 형성된 음극선관 위에 상기 Ag이 분산된 도포액 20cc를 2분간 스핀 코팅하였다. 그런 다음 상온에서 건조시켜 선택적 광흡수막-도전성 대전방지막을 형성하였다.
150rpm으로 회전하는 선택적 광흡수막-대전방지막이 형성된 음극선관 위에 TEOS 4.0중량%, 질산 0.1중량%, 물 5중량% 및 에틸알코올 90.9중량%의 조성을 가지는 TEOS 용액 20cc를 2분간 스핀코팅하였다. 그런 다음 상온에서 건조시켜 선택적 광흡수막-도전성 대전방지막-산화물 반사방지막이 차례로 적층된 다층막을 얻었다.
실시예 2
산화물 반사방지막을 스핀 코팅이 아닌 스프레이 코팅한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조성 및 방법으로 다층막을 제조하였다.
비교예 1
선택적 광흡수막을 형성하는 대신 도전성 대전방지막을 형성하는 Ag 함량을 2 배로 증가시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층막을 형성하였다.
시험예 1
상기 실시예 1 내지 2에 따라 제조된 다층막에 대한 각각의 투과 스펙트럼(모델명: DARSA 5000 system, 제조사명: PSI Trading)을 측정하여 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에서 나타낸 바와 같이 선택적 광흡수막을 형성시킨 실시예 1-2의 경우 580nm에서 강한 흡수 피크를 나타내는 비선형적인 광학 특성을 나타내었다.
시험예 2
실시예 1 및 2, 비교예 1에 따라 제조된 다층 코팅막에 대하여 막 투과율 및 컨트라스트, 색 재현 범위, 막 강도, 표면 저항을 하기와 같은 방법으로 측정하였다.
막 투과율
DARSA 광투과율 측정기를 사용하여 먼저 코팅이 안된 기판을 측정대 위에 올려놓고 기준광으로 하였다(100% 기준). 그런 다음 실시예 1,2 및 비교예 1에 따라 형성된 다층 코팅막 기판을 측정대 위에 올려놓고 측정하였다. 이러한 방법을 통하여 코팅막이 형성된 후 광 센서에 검출되는 빛의 세기를 상대적으로 환산하여 투과율을 측정하였다.
컨트라스트
일반적으로 음극선관에서 정의하는 컨트라스트는 화면에서 블랙과 화이트 이미지의 대비를 의미하며, 수식적으로 표현하면,
이다. 이 때 발광휘도는 화상에서 화이트 화면을 띄웠을 때 일정 전류를 가했을 때의 휘도를 나타내며(일반적으로 CA100 과 같은 광측정기를 사용하여 측정), 반사휘도의 경우 암실 조건에서 일정 조도하에서 음극선관 내, 외면에서의 확산반사를 광도계를 사용하여 측정한다.
색 재현 범위
적색, 녹색 및 청색의 각 색을 화면에 띄워놓고, CA100과 같은 광측정기를 통해 각 색에 대한 색좌표를 측정하였다. 이러한 각 색에 대한 좌표가 지정하는 세 지점을 연결하여 삼각형 면적을 계산함으로써 색 재현 범위를 얻었다.
막 강도
실시예 1, 2 및 비교예 1에 따라 형성된 다층막 코팅면의 상부에 1kg의 하중을 실은 지우개(Lion30, Gaza)가 코팅면을 25회/분 왕복 운동할 때의 막 벗겨짐 정도를 측정하였다. 막 벗겨짐 상태는 패널 표면이 보이는 상태(Glare 상태)를 말하며 필요시 현미경으로 관찰한다.
표면 저항
코팅막의 표면 저항은 LorestaHP MCP-T400과 같은 저저항 측정기를 사용하여 측정한다. 먼저 선택적 광흡수막이 형성된 기판을 에탈 알코올을 묻힌 거즈로 닦고, 저저항 측정기의 탐침을 저항을 측정하고자 하는 위치에 놓고 지그시 눌러 측정하였다.
측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
컨트라스트 향상율 색 재현 범위 막 투과율 막강도(지우개 100회) 표면 저항
실시예 1 115% 103% 65% 양호 10kΩ이하
실시예 2 115% 103% 65% 양호 10kΩ이하
비교예 1 100% 100% 65% 양호 10kΩ이하
표 1에서 보듯이, 선택적 광흡수막을 형성시킨 실시예 1과 2의 경우 동일 투과율에서 비교예 1보다 컨트라스트 및 색 재현범위가 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 다층 코팅막은 별도의 선택적 광흡수 코팅막을 형성시킴으로써 기존의 다층 코팅막에 비해 콘트라스트나 색재현 범위 향상을 통해 우수한 화질을 구현할 수 있다.
본 발명의 다층 코팅막은 중간 굴절율의 선택적 광흡수막, 고굴절율의 도전막, 저굴절율 산화물막으로 이루어져 외광 반사방지 및 대전방지막으로 보다 이상적인 구조를 가지게 된다.
도 1은 종래의 음극선관의 다층막의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 음극선관의 다층막의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 음극선관의 다층막의 투과 스펙트럼이다.

Claims (16)

  1. 패널 또는 기판위에 형성된 가시광선 영역의 파장의 빛을 흡수할 수 있는 선택적 광흡수물질, 착색제 및 바인더를 포함하는 선택적 광흡수막;
    상기 선택적 광흡수막 위에 형성된 투명전도기능을 갖는 대전방지막; 및
    상기 대전방지막 위에 형성된 SiO2 피막으로서 외부광 또는 형광체에서의 발광을 난반사시켜 눈부심을 방지하는 반사방지막을 포함하는 다층막.
  2. 제 1항에 있어서, 선택적 광흡수막은 0.05 내지 5.0중량%의 선택적 광흡수물질, 0.01 내지 1.0중량%의 착색제 및 0.5 내지 5중량%의 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층막.
  3. 제 1항에 있어서, 선택적 광흡수물질은 주기율표 Ⅲ족 희토류 금속의 산화물, 퀴나크리돈, 다이옥사진 및 그 유도체로부터 선택되는 1종 이상의 유기 안료 인 것을 특징으로 하는 다층막.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 금속의 산화물은 산화네오디움, 산화프라세오디뮴 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다층막.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 착색제는 카본블랙, 흑연, 황색, 청색 및 바이올렛계 안료중에서 선택된 1종 이상의 유기안료; TiO, TiN, TiO1-xNx(0<x<1), TiC, TIN-TiC, 산화코발트, 산화아연, 산화철, 산화루테늄, 산화알루미늄중에서 선택된 1종 이상의 무기안료; 또는 금속착체 아조염료 또는 금속착제 안트라퀴논인 금속착제인 것을 특징으로 하는 다층막.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 바인더는 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐에테르, 폴리아크릴아미드 및 이들의 유도체로부터 선택된 1종 이상의 유기 바인더; 또는 산화규소, 산화지르코늄, 산화티타늄 및 이들의 혼합물로부터 선택된 1종 이상의 무기 바인더인 것을 특징으로 하는 다층막.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 대전방지막은 두께가 500 내지 2000Å이고, 표면 저항이 102 내지 1010Ω인 것을 특징으로 하는 다층막.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 반사방지막은 표면에 요철을 갖는 SiO2 피막인 것을 특징으로 하는 다층막.
  9. 음극선관의 전면에 형성되어 있으며, 또한 가시광선 영역의 파장의 빛을 흡수할 수 있는 선택적 광흡수물질, 착색제 및 바인더를 포함하는 선택적 광흡수막;
    상기 선택적 광흡수막 위에 형성된 투명전도기능을 갖는 대전방지막; 및
    상기 대전방지막 위에 형성된 SiO2 피막으로서 외부광 또는 형광체에서의 발광을 난반사시켜 눈부심을 방지하는 반사방지막을 포함하는 다층막을 포함하는 음극선관.
  10. 제 9항에 있어서, 선택적 광흡수막은 0.05 내지 5.0중량%의 선택적 광흡수물질, 0.01 내지 1.0중량%의 착색제 및 0.5 내지 5중량%의 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  11. 제 9항에 있어서, 선택적 광흡수물질은 주기율표 Ⅲ족 희토류 금속의 산화물, 퀴나크리돈, 다이옥사진 및 그 유도체로부터 선택되는 1종 이상의 유기 안료 인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 금속의 산화물은 산화네오디움, 산화프라세오디뮴 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 착색제는 카본블랙, 흑연, 황색, 청색 및 바이올렛계 안료중에서 선택된 1종 이상의 유기안료; TiO, TiN, TiO1-xNx(0<x<1), TiC, TIN-TiC, 산화코발트, 산화아연, 산화철, 산화루테늄, 산화알루미늄중에서 선택된 1종 이상의 무기안료; 또는 금속착체 아조염료 또는 금속착제 안트라퀴논인 금속착제인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 바인더는 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐에테르, 폴리아크릴아미드 및 이들의 유도체로부터 선택된 1종 이상의 유기 바인더; 또는 산화규소, 산화지르코늄, 산화티타늄 및 이들의 혼합물로부터 선택된 1종 이상의 무기 바인더인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  15. 제 9항에 있어서, 상기 대전방지막은 두께가 500 내지 2000Å이고, 표면 저항이 102 내지 1010Ω인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  16. 제 9항에 있어서, 상기 반사방지막은 표면에 요철을 갖는 SiO2 피막인 것을 특징으로 하는 음극선관.
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