KR940006304B1 - 투사형 음극선관 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

투사형 음극선관

제1도는 본 발명의 1실시예에 있어서의 광학다중 간섭막을 구비한 투사형 음극선관의 페이스 패널 및 형광면을 모식적으로 도시한 단면도.

제2도는 투사영 음극선관의 광출력의 경시적인 저하를 도시한 특성도.

제3도는 페이스 패널의 글라스표면의 브라우닝에 의한 분광투과율의 변화를 도시한 특성도.

제4도는 종래의 광학다중 간섭막을 구비한 투사형 음극선관의 페이스 패널 및 형광면의 단면도.

본 발명은 광학다중 간섭막을 가는 투사형 음극선관에 관한 것으로, 특히 페이스 패널 내면의 착색현상(이하, 브라우닝이라 한다)의 발생을 방지한 투사형 음극선관에 관한 것이다.

종래기술 1로서, 본 출원인에 의한 미국특허 제4,642,695호에 기재된 발명이 있다. 상기 특허명세서에는 투사형 텔레비젼세트에 있어서의 각 단색의 투사형 음극선관으로 부터의 발광을 투사렌즈 유니트에 받아들일 때의 집광율의 불량을 개선하기 위한 방법이 개시되어 있다. 즉, 통상의 음극선관에 있어서는 형광면에서 발사하는 광이, 소위 완전한 확산광에 가까운 상태이지만, 투사형 텔레비젼세트에 있어서는 형광면에서 발사되는 광중에서, 발산각이 약 ±30°이내의 것만이 투사렌즈 유니트로 입사되어 유효하게 이용되고 그 이외는 불필요한 광으로 된다. 이 불필요한 광은 투사렌즈 유니트의 경통등에 의해 반사되어 산란광으로 되고, 투사된 영상의 콘트라스트를 저하시키는 등의 문제점이 있었다. 상기의 종래기술 1은 상기의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 형광면의 어느 발광점에서 발사되는 전체광속의 30% 이상을 발산각 ±30°의 원추체 내부로 집약화하는 것에 의해 투사형 텔레비젼세트의 스크린상에서의 영상의 명도를 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

상기 종래기술 1을 구체적으로 달성하는 수단으로서는 본 출원인에 의한 일본국 특허공개공보 소하 60-257043호에 기재된 발명(종래기술 2)이 있다. 이 종래기술 2는 투사형 음극선관의 페이스 패널과 형광면 사이에 고굴절막과 저굴절막을 교대로 형성해서 이루어지는 여러개의 광학다중 간섭막을 마련한 투사형 음극선관에 대해서 개시하고, 상기 고굴절막의 구성재료로서 Ta₂O₅를 사용하고, 저굴절막의 구성재료로서 SiO₂를 사용한 6층으로 이루어지는 광학다중 간섭막을 사용하는 제안을 하였다. 이 종래기술 2에 의하면, 형광면의 발광의 휘도분포에 각도 의존성을 갖게할 수 있으며, 그 결과 고품질의 투사형 음극선관을 얻을 수 있는 이점이 있다.

그러나, 상기의 종래기술 2의 발명에는 다음과 같은 문제점이 있는 것이 판명되었다.

즉, 종래기술의 2의 발명에 있어서는 상기와 같은 이점이 있는 반면, 동작시간과 함께 투사형 음극선관으로 부터의 발광출력이 저하하는 정도가 광학다중 간섭막을 갖고 있지 않은 투사형 음극선관보다도 크다는 문제점이 있었다.

여기서, 상기 동작시간과 함께 투사형 음극선관으로 부터의 발광출력이 저하하는 정도에 대해서 기술한다.

제2도는 녹색(G)발광의 투사형 음극선관을 고압(가속전압) 32KV, 형광면 전류밀도 6μmA·cm^-2에서 연속적으로 동작시켰을때의 동작시간에 대한 광출력의 변화를 나타낸 것이다. 또, 상기의 투사형 음극선관의 페이스 패널의 바깥면은 어느 경우도 냉각액으로 냉각이 실행되어 있는 것으로 한다.

제2도에 있어서, 곡선(Ⅲ)은 광학다중 간섭막을 마련하지 않은 투사형 음극선관(종래품 1)에 대한 광출력의 저하곡선으로서, 7000시간 경과후에 초기의 광출력의 74%까지 광출력이 저하하는 것을 나타내고 있다. 이 원인으로서는 형광체의 발광효율 그 자체가 저하하는 것과 페이스 페널 표면의 착색현상(브라우닝)의 2가지를 들 수 있고, 현재 그 기여율은 약 반반이라고 고려되고 있다. 이 형광체의 저하에 의한 광출력과 페이스 패널내의 표면의 착색현상(브라우닝)에 의한 광출력의 정도를 각각 다음에 나타내는 표 1의 (A)란에 표시한다(또, 표 1에서는 모두 초기값을 100%로 하여 초기비로 나타내있다).

표 1에 나타내는 결과에서 명확한 바와같이, 형광체의 발광효율의 저하는 전자선 충격의 에너지 및 그때 발생하는 열이나 X선에 의해 형광체의 발광기구 그 자체가 서서히 파괴되어 가는 것에 의해 발생하는 것이라고 고려되고 있다.

또, 착색현상(브라우닝)에는 전자선 브라우닝과 X선 브라우닝의 2종류가 있으며, 전자는 형광체층의 간극을 빠져나온 전자선이 페이스 패널내 표면에 직접 충돌할때의 에너지에 의해 페이스 패널을 구성하는 나트륨(Na)이나 칼륨(K)등의 알카리 금속이온이 환원되어 금속화하는 것에 의해 발생하고, 후자는 일종의 솔라리제이션(solarization)이며, 형광체층이나 글라스표면에 고속도로 전자가 충돌하는 것에 의해 발생한 X선의 에너지에 의해, 페이스 패널 표면의 글라스중의 격자결손으로 착색중심이 생기는 것에 의해 발생한다. 이들 전자선 브라우닝 및 X선 브라우닝 모두 페이스 패널의 글라스 표면이 갈색으로 착색되고, 제3도에서 명확한 바와같이 착색전의 분광투과율분포(a)에 비해서, 착색후의 분광투과율 분포(b)는 가시광의 단파장영역 일수록 투과율이 큰 저하를 나타낸다.

또, 제2도의 곡선(Ⅱ)는 광학다중 간섭막을 마련한 투사형 음극선관(종래품 2)에 대한 광출력의 저하곡선을 나타낸다.

이 종래품 2의 구조는 제4도에서 도시한 바와같이, 페이스 패널(1)의 안쪽면상에 고굴절막으로서 이산화티탄(TiO₂)를, 저굴절막으로서 이산화규소(SiO₂)를 사용하고, 이들을 교대로 증착해서 합계 5층의 광학박막층으로 이루어지는 광학다중 간섭막(2)을 형성하고, 그 위에 형광체층(3)과 메탈백층(4)를 마련한 구성으로 되어 있다.

상기한 바와같은 종래품 2에 의하면, 제2도의 곡선(Ⅱ)에서 명확한 바와같이, 7000시간에서 초기의 광출력의 63%까지 저하하고 있으며, 상술한 종래품 1의 경우의 곡선(Ⅲ)보다도 대폭적으로 악화되어 있다. 이 저하의 요인의 분석결과를 다음에 나타내는 표 1의 (B)란에 표시한다. 당연하지만, 형광체의 저하에 관해서는 광학다중 간섭막의 유무와는 관계가 없으므로, 광학다중 간섭막이 없는 종래품 1의 경우와 같은 값을 나타낸다. 또, 광학다중 간섭막 그 자체에도 브라우닝이 발생하고 있으며, 그 결과 투사형 음극선관의 광출력이 5%저하하고 있다. 또, 특히 주목해야할 것은 페이스 패널의 글라스표면의 브라우닝에 의한 광출력의 저하의 증대이다. 즉, 종래품 1(광학다중 간섭막을 마련하지 않음)의 경우, 페이스 패널의 글라스표면의 브라우닝에 의한 투사형 음극선관의 광출력의 저하는 14%이었던 것에 비해서, 종래품 2(광학다중 간섭막을 마련함) 경우에는 광출력의 저하가 23%로서 대폭적으로 증대하고 있다. 본래, 광학다중 간섭막은 페이스 패널의 글라스표면을 피복해서 글라스표면에 돌입하는 전자선의 에너지를 약하게 하기 때문에, 브라우닝(전자선 브라우닝 및 X선 브라우닝 모두)은 경감되지만, 상기 분석의 결과에서는 역으로 종래품 2(광학다중 간섭막을 마련함)의 경우, 페이스 패널의 글라스표면의 브라우닝은 증대하고 있다.

상기 종래품 2(광학다중 간섭막을 마련한 투사형 음극선관)에 있어서의 브라우닝 증대의 원인에 대해서 검토한 결과, 다음에 기술하는 메카니즘에 의해서 페이스 패널의 글라스표면의 브라우닝이 증대하는 것이 판명되었다.

즉, 종래품 2의 경우, 제4도에 도시한 바와같이, 페이스 패널(1)의 글라스표면에는 광학다중 간섭막(2)의 제1층계로서 고굴절막의 이산화티탄의 광학박막층이 형성되어 있다. 상기의 광학다중 간섭막(2)은 층수로 5층, 막두께로 0.5~0.7μm이므로, 형광체층(3)의 간극을 빠져나온 전자선은 이 광학다중 간섭막(2)로 돌입해서 페이스 패널(1)의 글라스표면 근방까지 용이하게 도달할 수 있다. 이때, 페이스 패널(1)의 글라스 표면에 형성되어 있는 이산화티탄(TiO₂)의 광학박막층이 전자선에서 충격을 받아 이산화티탄(TiO₂)의 산소원자(O)가 빠져서 일산화티탄(TiO)로 된다. 이 일산화티탄은 매우 불안정하며, 페이스 패널(1)의 글라스 표면에서 산소원자(O)를 받아서 안정한 이산화티탄(TiO₂)로 되려고 한다. 페이스패널(1)의 글라스중에는 산화나트륨(Na₂O)나 산화칼륨(K₂O)이 이온형으로 존재하고 있으므로, 산소원자가 취해지면 환원반응에 의해 나트륨이온이나 칼륨이온이 금속나트륨이나 금속칼륨으로 변화하고, 그 결과 페이스 패널(1)의 글라스표면의 착색현상(브라우닝)이 촉진된다고 고려된다. 특히, 제1층째의 고굴절막으로서는 통상 금속의 산화물이 사용되는 것이 많지만, 광학적으로 사용가능한 여러가지 금속의 산화물에 대해서 검토한 결과, 재료에 따라 정도의 차이는 있지만, 어느 재료를 사용해도 마찬가지로 브라우닝이 발생하는 것이 확인되었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 광학다중 간섭막을 마련한 투사형 음극선관의 페이스페널의 글라스표면의 브라우닝을 억제해서 광출력의 경시적인 저하가 작게되는 투사형 음극선관을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 고굴적막과 저굴절막을 교대로 형성해서 이루어지는 광학다중 간섭막과 페이스 패널 사이에 광학박막층으로서는 기능하지 않는 투명 무기재료막을 개재시키는 것에 의해, 광학다중 간섭막과 페이스 패널의 글라스표면이 직접 접촉하지 않도록 구성한 것이다.

본 발명에 의한 투사형 음극선관에 의하면, 광학다중 간섭막과 페이스 패널 사이에 광학박막층으로서는 기능하지 않는 투명 무기재료막을 개재시키고 있으므로, 제1층째의 광학박막층인 이산화티탄(TiO₂)층이 전자선에서 충격을 받아 불안정한 일산화티탄(TiO)을 발생하여도 글라스표면에서 직접 산소원자(O)를 받을 수 없다. 따라서, 페이스 패널의 글라스중에 이온형으로 존재하고 있는 산화나트륨(Na₂O)이나 산화칼륨(K₂O)이 환원반응에 의해 나트륨 이온이나 칼륨이온이 금속나트륨이나 금속칼륨으로 변화하는 일이 없어 글라스표면의 브라우닝화가 방지되게 된다.

이하, 본 발명의 1실시예를 첨부도면을 따라서 설명한다. 제1도는 본 발명의 1실시예에 있어서는 광학다중 간섭막을 구비한 투사형 음극선관의 페이스 패널 및 형광면의 단면도이다.

제1도에 있어서, 메탈백층(4)와 형광체층(3)의 안족에는 종래와 마찬가지로 고굴절막으로서 이산화티탄(TiO₂)으로 이루어지는 광학박막층이, 저굴절막으로서 이산화규소(SiO₂)로 되는 광학박막층이 각각 교대로 합계 5층 형성해서 이루어지는 광학다중 간섭막(2)가 마련되어 있다.

상기 실시예의 경우, 광학다중 간섭막(2)와 페이스 패널(1)사이에 광학박막층으로서는 기능하지 않는 투명 무기재료막(투명보호층)(5)가 개재되어 있다.

여기서, 투명 무기재료막(5)는 고굴절막인 이산화티탄(TiO₂)의 광학박막층과 페이스패널(1)의 글라스표면이 전자선의 에너지에 의해 직접 화학반응을 일으키는 것을 방지하기 위한 장벽 역할을 하고 있다. 즉, 형광체층(3)의 간극을 빠져나온 전자선이 광학다중 간섭막(2)로 돌입해서 베이스 패널(1)측의 이산화티탄(TiO₂)의 제1층째에 도달해서 그 충격 에너지에 의해 이산화티탄(TiO₂)의 산소원자(O)가 빠져서 불안정한 일산화티탄(TiO)이 발생하여도 페이스 패널(1)의 글라스표면 사이에 장벽층으로서 전자선 충격에 대해서 안정한 투명 무기재료막(5)(예를 들면 SiO₂)가 존재하므로, 일산화티탄(TiO)은 종래와 같이 페이스 패널(1)의 글라스표면에서 직접 산소원자(O)를 받을 수는 없다. 따라서, 글라스표면의 브라우닝을 경감할 수 있게 된다. 또, 이 투명 무기재료막(5)는 광학박막층으로서 기능하면, 광학다중 간섭막(2)의 광학특성에 영향을 주게 되지만, 이 광학특성으로의 영향을 없애기 위해서는 광학적 막두께에 비해서 충분히 두껍던가 또는 반대로 충분히 얇은 것이 요구된다. 전자선 충격에 대해서 매우 안정한 재료인 이산화규소(SiO₂) 또는 산화알루미늄(Al₂O₃)을 투명 무기재료막(5)로서 사용하는 경우에는 그 막두께를 500Å(0.05μm) 이하로 하던가 또는 5000Å(0.5μm) 이상으로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 이 투명 무기재료막으로서 300Å의 막두께의 이산화규소(SiO₂)를 사용한 광학다중 간섭막을 갖는 투사형 음극선관을 시험적으로 제작해서 종래와 마찬가지로 고압(가속전극) 32KV, 형광면 전류밀도 6μA·cm^-2의 조건하에서 연속적으로 동작시켰을때의 동작시간에 대한 광출력의 변화를 구하였다. 그 결과를 제2도의 곡선(Ⅰ)로 나타낸다.

상기의 제2도에 있어서의 곡선(Ⅰ)로 표시한 측정결과를 고찰하는데 있어서, 페이스 패널의 글라스표면의 브라우닝현상이 억제되어 광출력의 저하곡선도 700시간에서 초기의 광출력의 77%로서, 종래품 1의 경우, 즉 광학다중 간섭막이 없는 경우(초기의 광출력의 74%)보다도 오히려 좋은 결과를 나타내는 것이 판명되었다. 이와같은 결과를 가져오는 것은 상기 투명 무기재료막의 장벽효과에 의해서 고굴절막인 이산화티탄(TiO₂)의 광학박막층과 페이스 패널의 글라스표면이 전자선 에너지에 의해 직접 화합반응을 일으키는 것을 방지되기 때문이다. 또, 이 제2도의 곡선(Ⅰ)의 광출력의 저하의 요인분석은 표 1의 (C)란에 나타난 바와 같으며, (C)란에 나타낸 결과에서 명확한 바와같이, 종래품 1 및 2의 경우에 비해서 본 발명의 실시품에서는 페이스 패널의 글라스표면의 브라우닝에 의한 광출력의 저하가 대폭적으로 개선되고 있다. 이것은 원래 광학다중 간섭막이 페이스 패널의 글라스표면의 브라우닝에 대해서는 전자선 에너지를 감쇠시키기 위한 장벽으로서의 역할을 하고, 또한 상술한 바와같은 고굴절막인 이산화티탄(TiO₂)의 광학박막층과 페이스 패널의 글라스표면이 전자선 에너지에 의해 직접 화학반응을 일으키는 것이 투명 무기재료막이 갖는 장벽효과에 의해서 방지되는 것에 의한 상승효과이다. 여기서, 광학다중 간섭막의 브라우닝에 의한 광출력의 저하가 종래의 경우(표 1의 (A)란 및 (B)란)보다도 조금 증가하고 있는 것은 이산화티탄(TiO₂)의 광학박막층으로의 산소원자(O)의 공급이 이루어지지 않게 되기 때문이라고 고려된다.

또, 상기의 투명 무기재료막의 재로로서는 이산화규소(SiO₂) 또는 산화알루미늄(Al₂O₃) 이외에도 무기원소의 산화물, 플루오르화물, 황화물등 여러가지 것이 고려된다.

[표 1]

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 광학다중 간섭막을 마련한 투사형 음극선관의 제1층째의 광학박막층과 페이스 패널의 글라스표면 사이에 전자선 충격에 대해서 안정한 투명 무기재료막을 개재시키므로, 이것이 장벽으로 되어 페이스 패널의 글라스 표면에서 발생하는 브라우닝이 경감되어 광출력의 경시적인 저하기 적은 고품질의 투사형 음극선관을 얻을 수 있다.

Claims (9)

1. (a) 페이스 패널, (b) 형광체층, (c) 상기 페이스 패널과 상기 형광체층 사이에 배치되고, 고굴절재료와 저굴절재료를 교대로 적층한 여러개의 층으로 형성되는 광학다중 간섭막과 (d) 상기 광학다중 간섭막과 상기 페이스 패널 사이에 개재되어 상기 광학다중 간섭막이 전자선 에너지의 접촉에 의해 상기 페이스 패널과 화학적으로 반응하는 것을 방지하는 장벽을 마련하고, 이것에 의해 상기 페이스 패널의 브라우닝을 저감시키는 투명 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 음극선관.
2. 제1항에 있어서, 상기 투명 보호층은 이산화규소(SiO₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 음극선관.
3. 제1항에 있어서, 상기 투명 보호층은 산화알루미늄(Al₂O₃)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 음극선관.
4. 제2항에 있어서, 상기 투명 보호층은 0.05μm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 음극선관.
5. 제2항에 있어서, 상기 투명 보호층은 0.5μm 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 음극선관.
6. 제3항에 있어서, 상기 투명 보호층은 0.05μm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 음극선관.
7. 제3항에 있어서, 상기 투명 보호층은 0.5μm 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 음극선관.
8. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 고굴절재료층은 이산화티탄(TiO₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 음극선관.
9. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 저굴절재료층은 이산화규소(SiO₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 음극선관.