KR900009083B1 - 반사 방지막을 구비한 음극선관 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

반사 방지막을 구비한 음극선관

제1도는 본 발명의 한 실시예에 관한 음극선관을 일부 절단한 것을 나타낸 측면도.

제2도 및 제3도는 제1도에 나타낸 면판위에 있어서의 면판에 입사(入射)되어 면판에서 반사되어서 관찰자에게 향해지는 주위로부터의 빛의 광행로(光行路)를 나타낸 설명도.

제4도는 제1도에 나타낸 반사 방지막에 있어서 굴절되는 주위로부터의 빛의 광행로를 나타낸 설명도.

제5도는 반사 방지막의 막두께의 함수를 나타내는 그래프로서 막두께 변화율에 관해서의 정수(定數)를 변수로 하였을 경우의 면판의 수심으로부터의 거리 X에 대한 막두께 변화율 d/d max의 변화를 나타낸 그래프.

제6도는 막두께 변화율에 관해서의 정수와 반사 방지율과의 관계를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

7 : 포락선 8 : 반사 방지막

9 : 면판(面板) 10 : 인광층(Phosphor layer)

11 : 시청자(視聽者)의 눈

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 특히 면판위에 반사 방지막을 지니고 있는 음극선관에 관한 것이다. 음극선관의 면판의 외부 표면은 통상 매끄러운 유리면이므로 주위로부터의 빛(light rays)이 거울면에서 반사되어 면판내에 화상(畵像)을 보기 어렵게 되는 등의 문제가 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 이미 두가지 방법이 알려져 있다. 첫째의 방법으로는 일본특개소 61-29051호 공보에 공개된 바와 같이 면판의 외부표면에 섬세한 요철(凹凸)을 형성시켜서 주위로부터의 빛을 이 요철에 의해 산란시키는 방법이 있다. 이 방법에서는, 화면 전체에서 빛이 난(亂)반사됨으로써 화면전체가 뿌옇게 되어서 콘트라스트(contrast)가 악화된 것같이 보이며, 또한 화상의 해상도(解像圖)도 약화되는 문제가 있다. 제2의 방법으로서 일본 특개소 61-91838호 공보에 공개된 바와 같이 면판의 외부표면에 단층 또는 복층의 반사 방지막을 형성시켜서 이 반사 방지막에 의해 반사를 방지하는 방법이 있다.

이 방법에 의하면, 첫째 방법과 같이 콘트라스트 또는 해상도의 퇴화가 생기지 않는 잇점이 있다. 이와 같은 반사 방지막은 통상 면판의 유리재료의 굴절율보다 낮은 굴절율을 지니는 물질로 형성되며, 이 막의 가장 적합한 두께는 반사를 방지하려는 빛의 파장을 λ로 하고, 막의 굴절율을 n으로 하게되면 λ/4n가 된다. 예를 들면 파장 0.55㎛를 가지고 있는 빛의 반사를 방지하도록 불화마그네슘의 막이 면판위에 형성될 경우에 불화마그네슘의 굴절율은 대략 1.38이므로 불화마그네슘의 막의 두께는, 0.1㎛로 정해진다.

이와 같은 반사 방지막을 구비한 면판에 있어서는 백색빛이 면판에 입사(入射)되면 면판의 중앙 영역과 주변영역에서는 반사 방지효과가 다르기 때문에 면판의 중앙영역과 주변영역이 다른색으로, 예를 들면 면판의 중앙영역에서는 보라빛으로 또한 주변 영역에서는 청색으로 보이는 현상이 생긴다. 이와 같은 사실은 음극선관에 있어서 색재현성의 관점에서는 바람직하지 않은 문제이다.

본 발명의 목적은 면판의 대략 전체영역에 걸쳐서, 대략 균일한 반사방지 효과를 지니는 음극선관에 관한 것이다.

발명자들은 면판의 중앙영역과 주변영역이 다른 색으로 보이는 현상은 면판의 중앙영역의 중앙에 있어서는 면판에 대해서 대략 수직으로 입사되고 면판에서 동일하게 대략 수직으로 반사된 빛이 시청자의 눈에 들어오는데에 비해서, 주변 영역에 있어서는 면판에 대하여 경사지게 입사되고 면판에서 동일하게 경사지게 반사된 빛이 시청자의 눈으로 들어오기 때문에 면판의 중앙영역의 반사 방지막을 통과하는 빛의 광로(光路)와 주변영역의 반사 방지막을 통과하는 빛의 광로가 달라서, 실질적으로 면판의 중앙영역에 비하여 주변 영역의 반사 방지막이 두꺼워진 것과 동일한 현상이 생기기 때문이라는 것을 발견하였다.

본 발명에 의하면 빛이 반사되는 것을 방지하는 단막으로서, 면판에 형성되며 면판의 중심영역으로부터 주변영역을 향하여 연속적으로 막의 두께가 감소하는 상기의 단막을 포화하는 화상이 표시되는 면판을 지니는 음극선관이 제공된다.

아래에는 도면을 참조로 하면서 본 발명에 대해서 설명하기로 한다.

제1도에 나타낸 바와 같이 음극선관은 포락선(7)을 갖추고, 이 포락선(7)의 면판(9)의 내면에는 인광층(10)이 형성되어 있다. 잘 알려진 바와 같이 도시되지 않은 전자총에서 발생된 전자 비임이 인광층(10)에 랜드(land)되면 인광층(10)이 발광해서 인광층(10)위에 화상이 재현되고, 이 화상이 면판을 거쳐서 시청자에게 관찰된다.

제1도에 나타낸 바와 같이 곡면으로 형성되어 있는 면판의 외부표면에는 반사 방지막(8)이 형성되어 있다. 이 반사 방지막(8)은 면판(9)의 굴절율 1.52-1.54보다 낮은 굴절율을 지니는 재료 예를 들면 굴절율 대략 1.38을 지니는 불화마그네슘으로 만들어지며, 면판(9)의 중앙부가 주변부에 비해서 두껍게 되도록 연속적으로 막두께가 변화되는 반사 방지막이 면판위에 형성되어 있다. 예를 들면, 면판(9)의 중앙부가 0.22/n ㎛일 때 주변부가 0.04/n ㎛로 되도록 연속적으로 막두께가 변화하는 반사 방지막(8)이 면판(9)위에 형성되어 있다. 면판(9)의 중앙부가 주변부에 비해서 두껍게 되도록 연속적으로 막두께가 변화하는 반사 방지막이 채택되는 이유에 관해서 설명하기로 한다.

제2도에 나타낸 바와 같이 일반적으로 시청자는 면판(9)의 중심축선(13)상에서 면판내의 화상을 관찰하고 있다. 면판(9)의 외부표면은 일반적으로 잘 알려져 있는 바와 같이 어떠한 곡율(曲率)을 가지고 있어서 볼록면 거울에 가까운 형상으로 형성되어 있다. 따라서 광원(15)으로부터 방사되고 면판의 주변영역에서 반사되어 시청자의 눈으로 향하여지는 빛의 입사각 α는 광원(14)으로부터 방사되고 중앙영역에서 반사되는 빛의 입사각 β에 비해서 크게 된다.

입사각 α는 면판(9)의 곡율에도 의존해서 변화되므로 곡율이 커지게 되면, 다시 말하면 곡율의 반지름이 작아지면 이 입사각 α도 커지게 된다. 또한, 면판(9)과 시청자(11)와의 사이의 거리 1은, 음극선관의 용도에 따라서도 변화되어 통상의 텔레비전용이라면 이 거리 1은 대략 3.3m정도이고, 컴퓨터등의 디스플레이용이라면, 대략 0.4m정도이며, 이와 같은 용도에 따른 거리의 차이도 입사각 α의 값을 바꾸는 요인으로 된다. 즉, 제3도에 나타낸 바와 같이 다른 위치에 있는 시청자(13-1) 및 (13-2)는, 면판(9)과 시청자(13-1) 및 (13-2)의 사이의 거리 1이 다르므로 다른 광원(15-1), (15-2)로부터의 빛의 입사각 α, α'가 달라지게 된다.

일반적으로 거리 1이 커지면 입각 α, α'는 작아진다. 일반적으로 반사 방지막(8)의 두께(d)는 막 재료의 굴절율을 n이라하고 반사를 방지하려고 하는 빛의 파장을 λ라 하면 nd-λ/4가 된다. 이 조건은 입사각 0도의 경우, 즉 빛이 수직으로 입사될 경우에 성립되며, 입사각이 α인 경우에는 제4도에 나타낸 바와 같이 입사각 α에서빛이 반사막에 침입하여, 그 표면에서 굴절각 αn으로 굴절되므로 입사각 α를 지니는 빛에 대한 실질적인 막두께는 d/cosαn으로 표시된다.

본 발명에서는 제2도에 나타낸 바와 같이 시청자(11)가 면판(9)의 중심축선(13)위에 있다고 가정하는 경우에 있어서 빛의 입사각 α에 대응시켜서 반사 방지막의 두께 d가 정해져있다. 이 d의 값은 이상적으로는

으로 정하여진다(여기에서

).

빛의 입사각 α는, 면판 중앙부에서 주연(周緣)부로 갈수록 커지므로 반사 방지막의 두께는 주연부로 갈수록 얇아지게 된다. 단, 이때 중앙부와 주연부의 반사 방지막의 두께의 차이는 전술한 바와 같이 면판의 곡율 및 면판과 시청자의 거리에 따라서 입사각 α가 변하게 되므로 음극선관의 사용용도 또는 음극선관의 종류를 고려해서 결정하지 않으면 안된다.

이와 같은 반사 방지막의 두께는 바람직하게는 주위의 빛의 입사각이 0°일 때 가시영역의 최대파장 0.7㎛정도의 빛의 반사를 방지하려고 하면

정도 필요하다. 또한, 주위의 영역으로 향하는 빛의 입사각이 60일 때 가시영역의 최소파장 0.35㎛정도의 빛의 반사를 방지하려고 하면 막두께는

정도이어야 할 필요가 있다.

따라서 반사 방지막의 두께는

이상

이하의 범위에 있는 것이 바람직하다.

반사 방지막(8)의 막두께는 d는, 하기 막두께의 변화율

을 나타내는 식으로 규정되는 것이 바람직하다.

여기에서, d는, 막두께, dmax는 막두께의 최대값, X는 면판중심으로부터의 거리, Xmax는 면판중심으로부터 최외주까지의 거리, n는 막두께 변화율에 대한 정수이다. k의 값은 X=Xmax에 있어서의 d/dmax의 값이며, 음극선관의 형태와 사용목적 및 박막을 형성하는 물질의 종류등에 의해서 결정되며 음극선관의 곡율 반지름이 작은 경우 또는 시청자가 면판에 비교적 가까이에서 음극선관을 볼 경우에는 k의 값은 작게 선정되며, 이들의 반대의 경우는 크게 선정된다. 또한, 방사 방지막을 만들기위한 물질의 굴절율이 작으면 작을수록 k의 값은 작게 선정되는 것이 요구된다. 또한 제 (1)식에 있어서 d/dmax는 X가 증가될수록 감소하게되는 해(解)가 선정된다.

이와 같이 d/dmax가 선정되었을 경우, 1/(k-1)²＞n인 때, d/dmax는 면판의 주변의 정도, 즉, 거리 X가 Xmax가까워지게되면 감소되는 율이 커지게 된다. 이때 면판의 중심영역의 막의 두께를 λ/4n로 하게되면 이상적 막두께가 면판의 전면에 걸쳐서 얻어진다. 전술한 식(1)은 기본적으로는 다음과 같은 고찰에 따라서 연출(延出)된다.

즉, 일반적으로 면판의 외면은 곡율의 반지름이 변화되는 비(非)구면인 곡면으로 형성되어 있으나 여기에서는 설명을 간략화하기 위하여 면판의 외면은 반지름(R)의 구면의 일부라고 가정한다.

제2도에 나타낸 바와 같이 시청자의 눈(11)에서 면판까지의 거리를 d로 해서 면판의 중심에서 거리(X)만큼 떨어진 영역에 입사해서 시청자의 눈(11)으로 향하는 주위로부터의 빛의 입사각을 α로 하게되면, 이 입사각 α는 다음 식(2)으로 나타낸다.

따라서, 굴절각 αn은 스넬(snell)의 법칙으로 아래의 (3)식으로 된다.

따라서 막두께를 d로 한다면 막의 입사면으로부터 면판(9) 표면까지의 광로의 길이는 d·cosαn으로 된다. 이 광로의 길이가 반사 방지막(8)의 이상값 λ/4n와 균등하면 양호한 것이므로 면판(9)의 주변영역에 있어서의 반사 방지막의 이상적인 막두께(d)는 X의 함수로서 하기 (4)식으로 주어진다.

이상과같은 고찰에서 (1)식을 유도해 내었으나 곡율의 반지름이 변화하는 비구면으로 되어있는 곡면으로 형성되어 있는 면판(9)의 외면에 중심영역으로부터 주변영역에 걸쳐서 연속적으로 막두께가 감소되는 반사방지막을 형성하는 경우에 관해서도 (1)식을 적용하게 되면 본 발명의 작용효과를 얻을 수 있다.

[실시예 1]

14인치형 칼라 음극선관의 면판(9)의 표면에 반사 방지막으로서 불화마그네슘의 증착막이 형성되었다. 이 반사 방지막은 λ=550㎚부근의 반사광을 방지하도록 중심의 막두께를 0.1㎛로하고 최외부 Xmax(14인치형 칼라 수상관의 경우 약 170㎜의 막두께를 중심의 막두께에 대해서 0.8배의 0.08㎛로 하였다. 이때의 주변부의 막두께의 변화율을 바꾸어서 검토한 결과, 다음과 같이 면판(9)위의 두께가 결정되었다. 면판의 중심으로부터의 거리 X가 50㎜, 100㎜, 150㎜의 점에서의 각각의 막두께 변화율에 대한 정수 n와 시청자 및 면판사이의 거리 1이 30㎝일때의 550㎚부근의 반사 방지율(중심점을 100%로 하였다)의 관계가 제5도에 나타낸 바와 같이 측정되었다.

이 제5도에 나타낸 관계로부터 n의 값은

일 때, 거리 X가 50㎜, 100㎜, 150㎜의 점에서 반사 방지율의 저하가 억제되는 것이 확인되었다. 이 실예의 칼라수상관을 면판의 중심축상의 면판면으로부터 0.4m의 위치에서 시청하게되면 백색빛의 반사는 면판위의 모든 장소에서 보라색이었다. 또한 이 수상관을 면판의 중심축상의 면판면으로부터 1m이상의 위치에서 관찰하게되면 주연부의 백색빛의 반사가 보라색에 비해서 약간 붉은색(팥색)을 나타낸다.

종래와 같이 반사 방지막의 두께를 0.1㎛로 균일하게 하였을 경우, 면판면에서 약 4m이상 떨어져 시청하고 있을때에는 전체가 보라색의 반사광으로 되나, 면판면에 근접함에 따라 주연부가 붉은색에 가까워져서 0.4m정도까지 가까워지면 팥색으로 된다.

[실시예 2]

제1도에 나타낸 26인치형 칼라수상관의 면판표면에 반사 방지막으로서 SiO₂막을 형성하였다. 이 SiO₂막은 실리콘의 알코레이트(alcolate), 물, 알코올과 산의 혼합액을 도포해서 소성함으로써 형성하였다. 전술한 SiO₂막은 중앙부 근처는 0.1㎛, 주연부는 0.08-0.07㎛로 형성하였다. 그렇게 하였던바, 전술한 실시예와 동일한 효과가 얻어졌다. 이와같이 피막을 형성함으로써 화면 전면에 있어서 양호한 외광 반사 방지효과를 얻을수 있다.

본 발명에 있어서는 반사 방지막이 불화마그네슘으로 만들어져 있는 예에 관해서 기술하였으나, 이것에 한정되지 않으며, 면판의 굴절율보다는 낮은 물질로 반사 방지막이 만들어지면, 충분한 반사 반응효과가 얻어진다. 또한, 반사 방지막의 형성방법은 증착법뿐만 아니라 스핀 콘트롤법으로 형성하여도 좋은 것은 분명하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 주위의 빛의 입사각의 차이로 인해서 반사 방지효과가 면판위의 장소에 따라서 다른 현상을 방지하여 균일한 반사 방지효과를 가진 음극선관을 용이하게 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 화상이 표시되는 표면이 비구면의 면판을 지니는 음극선관에 있어서, 광선이 반사되는 것을 방지하는 단막으로서 상기의 면판표면에 형성되고 면판의 중심영역에서 주변 영역으로 향하여 연속적으로 감소하는 막두께를 지니며 상기의 단막의 막두께와 상기의 면판 표면의 중심으로부터의 거리와의 관계가 하기의 식 :

   

   의 관계를 지니고, 이때 X는 면판중심으로부터의 거리, Xmax는 면판 중심으로부터 최외주까지의 거리, d는 막두께, dmax는 막두께의 최대값, n는 막두께 변화율에 대한 정수, k는 X=Xmax에 있어서 d/dmax의 값이고 동시에 1/(k-1)²＞n의 부등식을 만족하는 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 갖춘 음극선관.
2. 제1항에 있어서, 상기의 단일막은 면판의 굴절율보다도 작은 굴절율 n을 지니는 재료로 만들어졌으며, 그 막의 두께는 최대 0.22/n ㎛이내, 최소 0.04/n ㎛이상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 반사방지막을 갖춘 음극선관.
3. 제1항에 있어서, 상기 면판은 비구면으로서 규정되는 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 갖춘 음극선관.
4. 제1항에 있어서, 상기의 단막은 불화마그네슘으로 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 갖춘 음극선관.

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