KR960004954B1 - 컬러브라운관 및 그 제조방법 - Google Patents

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가부시기가이샤 히다찌세이사구쇼
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Abstract

내용 없음.

Description

컬러브라운관 및 그 제조방법
제1도는 본 발명의 구성을 가진 컬러브라운관의 페이스플레이트의 주요부분을 확대하여 도시한 도면.
제2도는 본 발명에 의한 컬러브라운관의 개략적인 구성을 도시한 부분단면도.
제3도는 제2도에서 도시한 반사방지층에 의한 반사방지작용을 설명하기 위한 도면.
제4도는 컬러브라운관의 페이스플레이트의 내부표면에 대한 정반사율곡선의 비교를 표시한 그래프.
제5도는 종래 기술의 구성을 가진 컬러브라운관의 페이스플레이트의 주요부분을 확대하여 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 컬러브라운관 2 : 반사방지층
3 : 페이스플레이트 4 : BM층
4' : 비임구멍 6 : 형광체층
본 발명은 페이스플레이트(face plate)에 반사방지층을 가진 컬러브라운관 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 페이스플레이트의 내부표면상에 외부광의 반사를 방지하기에 적합한 반사방지층을 가진 컬러브라운관 및 그 제조방법에 관한 것이다.
컬러브라운관등의 음극선관은 일반적으로 페이스플레이트의 표면(화상표시면)의 광택상태에 있기 때문에, 외부광이 강하게 반사되어 페이스플레이트의 표면에 표시된 화상을 쉽게 볼 수 없다고 하는 문제가 있었다. 특히, 최근에는, 텔레비젼수상기외에, 각종 음극선관으로 이루어진 디스플레이장치가 정보기기의 단말장치로 널리 사용되고, 따라서 영상화면단말기(VDT : visual display terminal)의 분야에서 상기한 외부광의 반사문제가 광범위하게 미치기 때문에, 반사의 방지에 대한 요구가 한층 강해지고 있다.
외부광의 반사를 방지하기 위해서 지금까지 각종의 대책이 강구되어 왔다. 예를들면, 유리면을 규불화수소산(H2SiF6)으로 에칭하여, 5nm~3000nm의 깊이와 10nm~200nm의 피치를 가지는 요철을 형성함으로써, 반사방지의 기능을 부여한거나(미국특허 제2490662호), 또는 알콕시실란(Si(OR)4)(R는 알킬기)의 알코올용액을 유리면에 분무한 후 소성해서 SiO2막으로 이루어진 요철을 형성한 것(일본국 특개소 61-118932호)이 있다.
또한, 고해상도가 요구되는 고정밀 디스플레이관이나 고선명 텔레비젼용 브라운관에서 반사를 방지하기 위하여, MgF2, TiO2또는 SiO2등의 금속화합물이나 고분자 화합물을 단일층으로 퇴적하거나 이들 화합물을 복수의 층으로 적층하고, 이때에 막두께와 굴절율을 정밀하게 제어함으로써, 광의 간섭에 의한 반사광을 약하게 하는 방법이 이미 실용화되고 있다.
그러나, 상기한 방법은 어느것이나 브라운관의 페이스플레이트의 외부표면을 대상으로 하는 반사방지법이다. 이 방법만으로는, 페이스플레이트의 내부면에 반사된 외부광의 영향이 표면에 강하게 나타나서 화상을 보기어렵게 하는 일이 있다.
여기서, 페이스플레이트의 내부표면위에 상기한 내용물을 가진 반사방지층을 형성하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 형광체는 컬러브라운관의 내부표면에 도포되어야 하고, 상기 반사방지층은 상기 형광체의 도포의 영향에 견디어야 한다. 따라서, 여러가지의 문제가 있다. 다시말하면, H2SiF6의 에칭에 의해 페이스플레이트의 내부표면을 거칠게 하는 방법에 의하면, 형광체를 도포할 때에 여러가지의 화학처리에 기인하여 거치른 표면이 변질되어 형광체가 편평하게 도포될 수 없다고 하는 문제가 있다. Si(OR)4의 알콜용액을 분무하여 요철표면을 형성하는 방법인 경우에는, 표면상의 요철이 너무 거칠기 때문에, 형광체가 양호하게 퇴적되지 않는다. 또한, 금속화합물이나 고분자화합물의 적층의 경우에는, 일반적으로 진공증착이나 스퍼터링에 의해 필름층을 형성한다. 그러나, 형광체를 도포할 때에, 열처리와 화학처리에 기인하여, 필름의 품질이 극히 변질되기 쉽고 또한 반사율이 상당히 증가되는 문제가 있다.
이와같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 발명자 등은, 먼저, 페이스플레이트의 내부표면에 반사방지의 특성을 나타내는 막을 가진 브라운관 및 그 제조방법에 대해서 제안하였다.
발명자 등이 먼저 제안한 상기 기술은, 컬러브라운관의 페이스플레이트의 내부표면에 SiO2미립자를 첨가한 Si(OR)4의 알코올용액을 도포한 후에 소성하여, SiO2미립자 및 이것을 고정하는 SiO2바인더로 이루어진 반사방지층을 형성하고, 그 위에 블랙매트릭스 흑연층(이하, BM층으로 칭함) 및 형광층을 형성한다고 하는 기술이다.
그러나, 상기 기술에는 다음과 같은 문제점이 있었다. 즉,
① 이 경우에는, 제5도에는 도시한 바와같이, 페이스플레이트(3)의 내부면(3')과 BM막(4) 사이에 반사방지층(5)이 존재한다. 따라서, 윤곽이 뚜렷한 형태로 BM층의 비임구멍(A')을 정밀하게 개구할 수 없다. 특히, 최근, 작은 비임직경과 미세한 피치를 가진 고정밀도의 컬러브라운관의 요구가 강해지고 있지만, 종래의 기술은 이와같은 요구에 대응할 수 없다.
② 또한, 제5도에 도시한 바와같이, 페이스플레이트(3)의 내부표면(3')과 BM층(4) 사이에 반사방지층(5)이 존재한다. 따라서, 상기 반사방지층(5)으로부터의 확산반사광에 기인하여 BM층이 다소 백색으로 나타낸다. BM층의 본래적인 기능은 콘트라스트를 개선하기 위한 것이기 때문에 상기 BM층(4)을 가능한한 흑색으로 나타나야 한다.
③ BM층(4)을 도포하는 경우에는 도포된 표면을 예를들면 불산이나 알칼리에 의해서 화학적으로 세척하여야 한다. 그러나, 반사방지막(5)이 미리 퇴적되어 있는 경우에는 상기 반사방지막의 산이나 알칼리에 의해 상기 반사방지막(5)이 변질될 염려가 있어, 충분한 세정을 할 수 없다고 하는 제약이 있다.
본 발명의 목적은, 상기 종래기술이 가지고 있던 과제를 해결하기 위하여, 윤곽이 뚜렷한 형태로 BM층의 비임구멍을 개구할 수 있고, 양호한 콘트라스트를 가지는 화상을 형성할 수 있고, 또한 형광체의 도포시에 여러가지의 열처리를 견딜 수 있고 형광체의 도포에 대해 악영향을 주지않고 또한 페이스플레이트의 내부표면에 충분하고 또한 만족스러운 반사방지특성을 가지는 반사방지막을 가지는 컬러브라운관 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
페이스플레이트의 내부표면에 반사방지층을 가진 컬러브라운관의 제조시에, 페이스플레이트의 내부표면에 BM층을 형성한 후에 SiO2미립자를 첨가한 Si(OR)4의 알코올용액을 도포하여, 적어도 BM층이 존재하지 않는 페이스플레이트의 표면위에 SiO2미립자를 함유한 반사방지층을 형성함으로써 제조된 컬러브라운관에 의해 상기 목적이 달성될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 일반적인 컬러브라운관의 BM층과 형광층을 형성하는 공정에서, 먼저, 페이스플레이트의 내부표면을 불산 등에 의해 세정한 후, 일반적인 방법으로 BM층을 형성한다. 다음에 SiO2미립자를 함유한 Si(OR)4의 알코올용액을 도포하여, 약 100℃의 온도에서 건조하여, SiO2미립자와 이것을 고정하는 SiO2바인더로 이루어진 반사방지층을 형성하고, 최종적으로, 일반적인 방법에 의하여 형광체층(6)을 도포한다.
상기 본 발명의 구성에 의하면, 페이스플레이트의 내부표면에 BM층을 형성한 후에 반사방지층을 형성한다. 따라서, BM층이 고정밀도로 형성되고, 비임구멍의 형상, 절단, 균일성 등이 개선될 수 있다. 또한, 페이스플레이트의 내부표면과 BM층 사이에 반사방지의 확산층이 존재하지 않으므로, BM 본래의 흑색을 유지할 수 있다.
페이스플레이트의 내부표면전체에 대한 BM층의 점유면적은 20% 정도이므로, 20%에 상당하는 반사방지 효과는 상실된다. 그런, 나머지 80%의 면적에 대해서 반사방지층이 피복되어 있기 때문에, 실질적인 영향은 거의 존재하지 않는다.
반사방지층은 SiO2미립자로 이루어지고 또한 그 두께는 0.5㎛ 이하이다. 상기 반사방지층 위에 도포된 형광체의 입자직경은 10㎛ 정도이다. 따라서, 반사방지층은 형광체의 도포정밀도에 전혀 영향을 주지 않는다. 또한, 반사방지층의 투과율은 90% 이상이므로, 반사방지층은 형광체의 휘도에는 영향을 주지않고, 오히려, 형광체의 발광이 반사방지효과에 기인하여 앞면에 나타나는 형광체의 발광비율이 높기 때문에 휘도가 향상된다.
BM층을 도포하는 경우, BM의 마무리정밀도는 베이스의 청정도에 의해서 영향을 크게 받는다. 상기 종래기술에서 제안한 방법에서는, 상기 베이스가 반사방지막이기 때문에 불산이나 가성소오다 등의 강력한 세정제는 사용할 수 없었으나, 본 발명의 방법의 경우에는 이와같은 세정제의 사용이 가능하기 때문에, 매우 깨끗한 BM막을 얻을 수 있다.
또한, 상기한 방식으로 페이스플레이트의 내부표면에 형성된 반사방지층은 SiO2의 미세입자로 이루어져 있기 때문에, 표면은 극히 평탄하고, 상기 반사방지층의 표면에 대한 형광체와 블랙매트릭스 흑연의 피복은 용이하게 형성될 수 있다. SiO2미립자는 Si(OR)4의 분해에 의해 형성된 SiO2바인더에 의해 견고하게 고정되기 때문에, 상기 산화방지층은 우수한 화학적, 기계적 및 열적강도를 가지고 또한 각종 화학적처리 및 열처리에 대해 양호한 내구성을 나타낸다.
이하, 본 발명의 컬러브라운관 및 그 제조방법에 대해서 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.
제2도는 본 발명에 의한 컬러브라운관의 개략적인 구조를 도시한 부분단면도이고, 제3도는 제2도에 도시된 반사방지층의 반사방지작용을 설명하기 위한 설명도이다.
외부광(L)이 페이스플레이트(3)의 외부표면에 입사하는 경우, 외부광의 일부는 외부표면에 의해 반사되고 반사광(L1)으로 변경되고, 외부광의 나머지일부는 입사광(L2)으로 되어 페이스플레이트(3)의 내부표면으로 입사한다. 반사방지층(2)이 존재하지 않는 경우, E표면에 의해 L2는 반사되어 다시 외부표면으로 진행된다. 그러나, 페이스플레이트(3)의 내부표면의 E와 D 사이의 부분은 SiO2미립자(7)와 이 미립자(7)를 고정하는 바인더(8)로 채워져 있고, 상기 부분의 굴절률은 유리 SiO2의 굴절률 즉 1.47 정도와 대략 동일하기 때문에, 상기 광은 간섭에 기인하여 상기 E표면을 투과하여 입사광(L3)으로 된다. D표면이 평탄한 내부표면인 경우에는, D표면에 의해 L3는 반사된다. 그러나, 미세한 반구형의 요철이 D표면보다 내부방향에 계속적으로 존재하고, D표면보다 내부방향에 존재하는 층의 굴절률은 계속해서 점차적으로 감소되므로, 광(L3)은 상기 층에 의해 간섭을 다시 받게되어, 상기 층을 통과하고, 따라서 입사광(L4)으로서 한층 더 내부방향으로 진행된다.
SiO2의 체적단면을 가정할 때 즉, 상기 미세한 요철부분의 D와 단면 A 사이의 평면에 평행한 평면에 대해 절단하여 극히 작은 두께를 가지는 판을 가정할 때, 미세한 요철부분의 굴절률은 판의 체적전체에 대한 SiO2부분의 체적의 비율에 따라서 연속적으로 변경된다.
반사방지층(2)의 E와 D 사이의 굴절률을 ng로 가정하고, D표면보다 다소 내부방향에 있는 C표면에 대한 굴절률을 n2로 가정하고, A표면보다 다소 외부방향에 있는 B표면의 굴절률을 n1으로 가정하고, A표면 내부의 내부공간의 굴절률을 n0으로 가정하면, 반사방지층의 반사율을 형성하는 조건은의 방정식으로 부여된다. 상기 방정식으로부터의 조건을 만족할 때에 반사방지막에서 광이 반사되지 않는다.
여기서, n2/n1의 값은 요철의 형상에 의해 결정된다. SiO2미립자가 첨가된 Si(OR)4의 알콜용액이 도포되어 소성될 때에, 상기 조건을 대략 만족하는 요철이 형성될 수 있다.
우선, 에틸실리케이트(Si(OC2H5)4)를 에탄올에 용해하고, 가수분해를 위한 H2O와 촉매인 HNO3를 첨가해서 용액을 준비한다. 소정의 입자직경으로 분급된 SiO2미립자를 상기 용액에 첨가한 후, 충분한 분산을 얻을 수 있도록, 용액의 pH를 조정한다. 한편, 컬러브라운관의 페이스플레이트의 내부표면(3)을 소정의 순서에 따라서 5%의 불산, 가성소오다 및 온순수(hot pure water)로 70~80℃에서 세정한 후, 소정의 방법에 따라서 BM층을 형성한다. 다음에, 상기한 반사방지층을 형성하기 위한 용액을 내부표면에 적하하여, 스피닝(spinning)에 의해서 균일하게 도포한다. 또한, 도포된 표면의 습윤성을 개선하고 또한 BM층(4)의 변질을 방지하기 위하여, 상기 스프닝 도포를 행하기전에 예비도포막(precoat film)을 형성하는 방법이나 또는 필요한 부분에 대해서만 반사방지막(2)을 형성하기 위하여 SiO2미립자를 첨가한 Si(OR)4용액과 감광성수지의 혼합용액을 도포하고 노광하는 방법을 이용할 수 있다. 다음에, 상기 도포된 층(2), (4)을, 적외선램프를 사용하여 약 100℃의 온도에서 건조하여 고정하고, 가수분해가 어느정도 진행해서 안정된 상태에 도달한 후에, 소정의 방법에 의해서, 그 위에 형광체층(6)을 형성하였다.
이상의 공정에 의해서 BM층(4) 및 형광체층(6)을 매우 균일하게 형성할 수 있었다. 또한, 건조, 고정 및 분해에 대해서는 컬러브라운관의 제조과정에 맞추어 실시하는 것이 가능하였다. 또한, 컬러브라운관 제조의 후공정인 프릿베이킹(frit baking)공정, 배기공정에서는 400℃ 전후까지 온도가 상승되므로, 도포된 층(2), (4), (6)은 충분히 견고하게 되고, 접착도 충분히 달성될 수 있다.
상기한 방식으로 얻은 컬러브라운관의 페이스플레이트의 내부면의 반사율을 일본국 히다찌 U-3200형 스펙트로 포토미러에 의해 측정하면, 제4도에 표시한 결과를 얻을 수 있다. 또한, 측정에 사용한 브라운관은, 페이스플레이트의 외부표면에 반사방지막을 퇴적하여, 페이스플레이트의 내부표면의 반사율만을 측정할 수 있도록 구성되어 있다. 제4도에 있어서, A는 내부표면상에 반사방지층을 가지지 않은 컬러브라운관의 정반사율곡선을 나타내고, B는 0.3㎛의 입자직경을 가진 SiO2미립자를 함유한 반사방지층을 가진 컬러브라운관의 정반사율곡선을 나타내고, C는 0.5㎛의 입자직경을 가진 SiO2미립자를 함유한 반사방지층을 가진 컬러브라운관의 정반사율곡선을 나타낸다. 이 결과로부터 400~700nm의 파장의 범위내에서 적분치로서, A에 대해서 1.74%, B에 대해서는 0.44%, C에 대해서는 0.41%의 값을 얻게 되고, 따라서 A에 비해서 B, C가 상당한 반사의 저감효과를 나타내고 있음을 할 수 있다. 0.4% 정도의 반사율은 육안으로 거의 주목할 수 없는 값이다.
A에 비해서 B, C의 경우에는, BM의 색이 흑색이고, 선명하게 남아 있고, 컬러브라운관이 조명된 경우, 반사방지효과에 의해서 20% 만큼 콘트라스트가 향상되었음을 관찰할 수 있다. 또한, BM층의 비임구멍의 정밀도도 양호하고, 포커스특성도 양호하다.
이상 설명한 바와같이, 본 발명에 의한 컬러브라운관의 제조방법에 의해 본 발명의 구성을 가지는 컬러브라운관을 얻을 경우, 종래 기술이 가지고 있는 과제를 해결할 수 있고, 윤곽이 뚜렷한 형태로 BM층의 비임구멍을 형성할 수 있고, 우수한 콘트라스트를 가진 화상을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 컬러브라운관은 형광체의 도포시에 여러가지의 열처리에 견딜 수 있고, 형광체의 도포에 대해 악영향을 주지 않고, 또한 페이스플레이트의 내부표면에 대한 외부광의 반사방지특성을 충분히 또한 만족스럽게 달성할 수 있다.
또, 본 발명에 의한 컬러브라운관의 제조방법을 사용함으로써, 종래의 컬러브라운관 제조의 순서를 약간 변경하는 것만으로 반사방지층의 형성을 간단히 행할 수 있고, 반사방지특성을 가진 컬러브라운관을 저렴한 제조원가로 얻을 수 있다.

Claims (5)

  1. 페이스플레이트의 내부표면에 블랙매트릭스를 가지고, 적어도 블랙매트릭스의 개공부를 덮도록 형광체를 도포하는 블랙매트릭스 방식의 컬러브라운관에 있어서, SiO2미립자를 함유하는 반사방지층이, 블랙매트릭스의 개공부에서는, 페이스플레이트의 내부표면과 형광체 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러브라운관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 SiO2미립자를 함유하는 반사방지층이, 블랙매트릭스의 개공부이외에서는, 블랙매트릭스와 형광체 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러브라운관.
  3. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 반사방지층은 입경 0.5㎛의 SiO2미립자를 함유하는 것을 특징으로 하는 컬러브라운관.
  4. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 반사방지층은 입경 0.3㎛의 SiO2미립자를 함유한 것을 특징으로 하는 컬러브라운관.
  5. 페이스플레이트의 내부표면에 블랙매트릭스을 형성한 후에 SiO2미립자를 첨가한 Si(OR)4(R는 알킬기)의 알코올용액을 도포하여, 상기 페이스플레이트의 내부표면 중에서 적어도 블랙매트릭스층내의 개공부가 있는 위치에, SiO2미립자를 함유한 반사방지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러브라운관의 제조방법.
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