KR20010051401A - 콘트라스트를 개선한 컬러 음극선관 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러 음극선관(1)의 제조 방법에 관한 것으로서, 다양한 두께의 그래파이트 코팅(22)이 음극선관의 유리 면판(2)과, 컬러 영상을 재현하기 위한 인(25,26,27) 사이에 개재되어 있다. 상기 코팅(22)은 면판을 구성하는 유리의 투과도를 정해진 값까지 감소시킨다.

Description

콘트라스트를 개선한 컬러 음극선관 및 그 제조 방법{COLOR CATHODE-RAY TUBE AND MANUFACTURE FOR CONTRAST IMPROVEMENT}

본 발명은 컬러 음극선관용 스크린의 제조 방법 및 이러한 스크린이 합체되는 음극선관에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 음극선관 면판의 반사율을 감소시킴으로써, 스크린에 형성되는 영상의 콘트라스트(contrast)를 개선하기 위한 것이다.

음극선관 스크린에 형성되는 영상의 시감도(視感度)를 가능하고 편안하게 하기 위하여, 가정 환경에서 일어날 수 있는 모든 조명 조건(illumination conditions) 하에서, 스크린의 콘트라스트를 크게 할 필요가 있다.

음극선관의 스크린에 형성되는 영상의 콘트라스트를 개선하기 위하여, 통상적으로 채용되는 한가지 해결책은 스크린을 구성하는 발광 물질(luminescent materials)의 라인 사이에, 광 불투과성의 탄소 입자 밴드 매트릭스를 사용하는 것이다. 이러한 구조는 투과 계수(transmission coefficient)가 작은 유리로 제조된 스크린 면판을 도입함으로써 개선되어 왔다. 더욱이, 이러한 타입의 면판은 음극선관이 꺼져 있을 때 어두운 외관을 나타내며, 이는 시청자의 기호에 상응하는 것이다. 그러나, 투과 계수가 작은 유리를 사용할 경우 실제 많은 문제가 수반된다.

예컨대, 상기 투과 계수는 사용되는 전자총의 타입 및 음극선관의 치수에 맞게 고쳐져야 한다.

더욱이, 현재의 추세는 더욱 평평한 면판이 마련된 음극선관 쪽으로 향하고 있다. 즉, 음극선관 내에 존재하는 진공에 기계적으로 견디기 위하여, 면판의 두께를 특히 코너부에서 증가시킨다. 따라서, 면판의 중앙부와 코너부 사이에는 큰 두께 차이가 있게 된다. 그 결과, 이러한 형태의 음극선관에 있어서, 중앙부와 엣지 사이에서 스크린의 광 수득(light yield) 차이가 시청자에게는 너무나 명백해지기 때문에, 투과 계수가 너무 낮은 유리를 사용하는 것은 불가능하다.

영상의 콘트라스트를 증대시키기 위하여, 다른 기술이 이용된다. 예컨대, 미국 특허 제4,135,112호에 개시되어 있는 바와 같이, 스크린의 내측과 발광 물질 사이에 필터 재료(filtering material)로 된 층을 사용하는 것은 실행하기에는 복잡하고 비용 소모적이다. 미국 특허 제4,987,338호에 개시되어 있는 것과 같이, 스크린의 외측을 필터 재료로 된 층으로 코팅하는 것도 비용 소모적이며, 음극선관이 마무리 처리되었을 때만 적용 가능하고, 더욱이 상기 코팅은 화학물에 의한 공격 또는 마모에 민감하다.

따라서, 간단히 실행할 수 있고 비용이 많이 소모되지 않으며, 음극선관 면판의 반사율을 정해진 값으로 감소시킬 수 있는 해결책을 제공하는 것에 대한 요구가 있다.

도 1은 부분적으로 분해하여 나타낸 본 발명에 따른 음극선관을 나타낸다.

도 2는 음극선관의 유리 면판의 내면에 만들어진, 종래 기술에 따른 영상 스크린의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 영상 스크린의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 음극선관의 유리 면판의 내면을 위에서 본 도면이다.

도 5는 본 발명에서 상기 동일한 내면을 나타내는 단면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

22 : 코팅

25 : 적색 인

26 : 청색 인

27 : 녹색 인

본 발명에 따른 음극선관에는, 스크린을 형성하도록 인(燐)의 어레이(arrays of phosphors)가 배치된 내면(內面) 위에 유리 면판이 포함되고, 광 흡수성 물질로 된 코팅이 상기 면판의 내면과 인 사이에 배치되어 면판을 통과하는 빛의 투과 계수를 감소시킨다.

본 발명 및 그 이점은 이하의 첨부 도면을 참조로 한 상세한 설명을 통해 보다 명확히 이해할 수 있을 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 음극선관(1)에는 거의 평면인 면판(2)과 주변 스커트(3)가 포함되어 있다. 상기 면판은 유리 프릿 시일(glass-frit seal)에 의해 음극선관의 퓨널형(funnel-shaped) 후방부(4)에 연결되어 있다. 음극선관의 단부(5)는 전자총(6)을 에워싸고, 전자총에서 나오는 비임은 컬러 선택 마스크(8)를 통과하여 발광 인(13)의 스크린을 조사한다. 금속 지지 부재(19,10,11,12)가 상기 음극선관 내부에서 상기 스크린으로부터 정확한 거리를 두고 상기 마스크를 지지한다.

종래에, 컬러 음극선관에는 인의 어레이가 포함되는데, 상기 인은 전자총에 의해 방사된 전자 비임에 의해 일단 여기(勵起)되면 빛을 방출한다. 이 어레이에는 컬러 영상을 만들어 내는 원색(原色)을 나타내는 적색의 인, 녹색의 인, 청색의 인이 포함된다. 상기 인은 연속적인 칼럼 형태로 배열되거나 삼각 구조로 배치된 다른 컬러의 도트 형태로 배열된다. 인을 유리 패널의 내면에 고착시키는 기술은 포토리쏘그래피(photolithography) 형태의 기술인데, 3색 인의 어레이는 포토레지스트층을 선택 마스크의 구멍을 통과하는 빛에 노출시킴으로써 형성된다. 각 어레이는 현상되고 소성(firing)에 의해 경화되어 유리 기판에 완전히 고착된다. 콘트라스트를 개선하고 양호한 색 분리를 얻기 위하여, 흔히 광 불투과성 물질, 예컨대 탄소 입자 매트릭스를 유리 면판에 미리 적층하고, 다음에 인의 어레이를 상기 매트릭스의 개방부에 적층한다. 도 2는 이러한 구조를 단면 형태로 나타낸다. 탄소 밴드(21) 매트릭스가 면판(2)의 내면에 적층되고, 이어서 적색 인(25), 녹색 인(26), 청색 인(27)의 칼럼이 적층된다. 다음에, 조립체 전체는 매우 얇은 금속 코팅(20)용의 기재 역할을 하는 유기 물질 막으로 덮인다. 일반적으로 알루미늄으로 제조되는 이러한 코팅은 거울 효과에 의해, 발광 물질에 의해 방출된 빛을 시청자 방향으로 반사시켜 스크린의 밝기를 증대시키는 기능이 있다. 후속되는 제조 공정 단계에서, 상기 유기 물질 막은 고온의 오븐에서 구음으로써 제거된다. 종래 기술의 적용은 다시 면판의 외면이 실질적으로 평평한 신규 스크린에서 문제점을 부여한다. 제조의 막바지에서 음극선관 내에 만들어지는 진공을 기계적으로 견디기 위하여, 면판을 평평하게 할수록 유리는 두꺼워져야 한다. 충분한 기계적 강도를 유지하면서, 비용이나 과도한 중량의 이유로 지나치게 많은 양의 유리를 사용해야 하는 것을 피하기 위하여, 중앙부에서의 두께가 엣지에서의 두께보다 작은 상태로 면판의 두께를 변화시킬 수 있다. 광 투과 계수가 낮은 유리를 사용한다는 것은, 스크린의 여러 영역을 통한 빛의 통과가 매우 불균일해진다는 것을 의미한다. 이는, 보다 두꺼운 엣지에서보다는 중앙부에서 감쇠 효과가 훨씬 더 작기 때문이다. 이에 따라, 스크린의 밝기는 균일하지 않게 되고, 인에 의해 제공되는 동일한 에너지에 대해서 엣지 및 코너부는 더 어둡게 보인다.

본 발명에 있어서, 인을 적층하기 전에 광 흡수성 물질의 코팅을 적층함으로써, 베이스로서 투명성이 큰 유리를 사용할 수 있고, 시청자에게 보여지는 그 외관을 변형할 수 있다. 이런 식으로, 상기 면판의 광 투과 계수는 변형되어, 그 계수는 어두운 유리로 제조된 면판의 광 투과 계수인 원하는 값으로 된다.

이러한 코팅을 사용하는 것이 도 3 내지 도 5에 도시되어 있다.

인이 적층되기 전에 코팅(22)이 유리 면판(2)에 적층되어 있다. 이 코팅은 광 불투과성 탄소 칼럼의 매트릭스 어레이(21) 상에 배치되거나, 스크린에 매트릭스형 어레이(21)가 포함되어 있지 않는 경우에는 알몸의 유리 상에 배치될 수도 있다. 이러한 코팅을 형성하는 데 사용되는 용액은 현탁액(suspenssion)에 그래파이트가 포함된 수용액이다. 용액 내의 입자는 작은 직경으로 되어 있는 것이 바람직한데, 이와 같이 할 경우 다음과 같이 몇 가지 이점이 있다. 즉,

- 층의 두께를 미세하게 제어할 수 있어, 면판의 광 투과도를 정밀하게 제어하여 그 두께에 따라 광 투과도를 원하는 값으로 조정할 수 있게 된다.

- 상기 그래파이트 입자는 매트릭스 어레이(21)의 기공(pores)을 충전하는데, 그 탄소 입자의 직경은 더 크다. 그 결과, 스크린의 콘트라스트는 개선되고, 그래파이트 밴드는 더 검게 보인다.

- 상기 그래파이트 코팅(22)에 의해 생기는 계면은 인의 적층물이 매트릭스 어레이(21)의 탄소 밴드에 직접적으로 보다 잘 고착되는 원활한 표면을 야기한다. 그 결과, 사용되는 인의 중량을 증대시킬 수 있어, 형광 물질이 그 중량으로 인해 떨어지게 되는 일이 없이 스크린 상의 영상 밝기를 증대시킨다.

이러한 이유 때문에, 그래파이트 입자의 크기가 300 nm를 초과하지 않는 분포 내에 있는 현탁액을 선택하는 것이 바람직하다. 사용되는 그래파이트는 예컨대, 아케슨 콜로이드(Acheson Colloids)에서 판매하는 CB 제품 군(群)에서 선택된다. 사용되는 바람직한 용액에는 통상 음극선관용 스크린의 제조시 사용되는 종래의 분산제(分散劑) 및 표면 활성제도 포함된다.

코팅(22)을 만드는 데 사용되는 용액의 예가 다음의 표에 기재되어 있다.

물질의 농도	물질의 양 (×10 kg)	용액 내의 물질 비율(%)
그래파이트, 10%	500	0.5
탈이온수	8800	99.25
분산제, 1%	500	0.05
표면 활성제, 10%	200	0.2

용액을 면판의 내면에 적층하기 위해 여러 수단이 이용될 수도 있다. 스프레이법(spraying)이 이용될 수도 있고, 이러한 경우에, 내면 위를 지나가는 유량 및 통과 횟수는 코팅의 최종 두께를 결정한다. 이는, 원심력에 의해 스크린의 내면 위에 분산되는 용액의 양을 스크린의 중앙부에서 적층함으로써 달성될 수 있는데, 제품의 초기 양 및 원심 속도 및 시간은 스크린 위에 적층되는 코팅의 두께 분포를 정한다.

적층 후에, 그래파이트 현탁액은, 예컨대 적외선 복사를 생성하는 가열 헤드를 사용하여 건조되어 코팅(22)을 형성한다.

유리한 일실시예에 있어서, 코팅(22)의 두께는 스크린 내면의 전체 표면에 걸쳐 균일하지 않지만, 스크린의 엣지 및 코너부에서보다는 중앙부에서 더 두껍다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 유리 면판(2)의 두께(도면 부호 53 및 51로 나타내었음)가 스크린의 중앙에서보다는 코너부에서 더 큰 경우에, 코팅(22)의 두께(도면 부호 50 및 52로 나타냄)는 스크린의 엣지에서보다는 중앙부에서 더 크다. 이런 식으로, 면판(2)의 광 투과성은 균일해지고, 동작시 스크린의 밝기는 균일해진다.

면판을 통해 전달된 빛 에너지 대 면판의 반사율 계수의 제곱근의 비[BCP(Brightness/Contrast Performance)라고 알려져 있으며, 일반적으로 스크린의 중앙부에서 측정한다]는 충분히 큰 값으로 유지되어야 하는 지표(index)이다. 이는 면판이 그 면판을 통과하는 빛 에너지에 충분히 투과성이 있어야 한다는 사실과, 스크린의 반사율이 콘트라스트된 영상을 제공하기에 충분히 낮아야 한다는 것 사이의 절충을 나타낸다.

이하의 표 2에 주어진 측정값은 코팅층(22)을 사용하여도 BCP에 영향을 미치지 않는다는 것을 나타낸다. 이는, 코팅의 그래파이트 농도에 따라 영상 스크린의 발광 효율이 감소하기는 하지만, 그 결과로서 면판을 통한 빛의 투과 계수가 감소하기 때문에, 이러한 감소가 면판 반사율의 감소로부터 생기는 콘트라스트의 증대로 보상되기 때문이다. 이에 따라 코팅(22)을 형성하기 위해 용액에 넣어진 그래파이트의 농도에 따라 BCP가 단지 약간만 변하는데, 이는 그래파이트 농도가 약 0.03 중량% 내지 0.9 중량% 정도에서 그러하다.

그래파이트 농도(중량%)	면판의 투과율(%)	음극선관의 발광 효율(lumen/W)	BCP
	중앙부			코너부
0.00	42.7	38.3	28.3	265
0.30	24.1	33.7	21.8	263
0.70	12.8	16.8	17.2	266

코팅(22)을 건조한 후에, 각 원색의 인은 종래의 방식으로 코팅의 상부에 연속적으로 적층된다. 이러한 제조 방법은 녹색 인, 청색 인, 적색 인을 차례로 적층하는 데에서 비롯되는 특별한 이점을 제공한다. 이는, 이들 인이 동일한 효율을 갖지 않기 때문이며, 상응하는 전자총에 의해 주어지는 동일한 에너지에 대하여, 녹색 인의 효율이 가장 크고, 다음으로 청색 인이 크며, 마지막으로 적색 인이 크다. 이에 따라 보통, 예컨대 실제에 가까운 백색을 얻기 위하여, 컬러 영상을 충실하게 재현할 수 있도록 에너지 면에서 전자 비임을 수정해야 한다. 상기 전자 비임의 수정은 충실한 영상을 얻기 위하여 전자총으로부터 나오는 비임에 대한 전류 사이의 비에 기초하고, 추가의 전자 회로에 의해 이루어진다.

본 발명은 제조 공정에 있어서, 먼저 녹색 인을 적층하고, 현상하며, 이어서 연속적이고도 대략 동일한 방식으로 청색 인과 적색 인을 차례로 적층하기 때문에, 비임 전류 값에 대해 이루어지는 상기 수정을 생략할 수 있게 해준다. 각 현상 후에, 현상 단계에서 노출된 코팅(22)은 약간 얇다. 이에 따라, 동일한 스크린 영역에서, 코팅(22)은 청색 인 아래보다는 녹색 인 아래에서 더 두껍고 적색 인 아래에서보다는 청색 인 아래에서 더 두껍게 된다. 이러한 두께의 차이는 주어진 비임 전류에서 모든 형태의 인에 대하여 거의 동일한 광 수득을 얻을 수 있게 해준다. 이에 따라, 백색을 생성하기 위한 비임 전류의 비는 실제 1에 가깝게 되어, 비임의 강도를 수정하는 회로의 필요성이 제거된다.

더욱이, 본 발명은 관련된 문제에 대한 여러 해결책 및 이점을 제공한다.

투과성이 더 큰 유리 면판을 사용할 수 있다는 사실은 그 사용되는 유리에 유리를 어둡게 하는 데 사용되는 중금속이 더 적게 포함되어 있기 때문에, 가정 환경 및 수명이 다한 음극선관의 재생에 있어 유리하다.

산업적인 관점에서, 본 발명은 몇몇 형태의 음극선관을 동일한 유리로 제조할 수 있게 해주어, 유연성을 제공하고 제조 비용을 감소시킨다. 이전에, 각 형태의 면판은 예컨대, 그 크기에 맞춘 투과성 및 음극선관 내부에 이용되는 기술에 맞춘 투과성을 갖고 있어야 했다. 이제부터, 최종 투과도는 코팅(22)의 두께를 조정함으로써 얻어진다. 그 결과, 면판 스톡을 보다 쉽게 다룰 수 있다.

더욱이, 본 발명은 코팅(22)을 형성하기 위한 현탁액 내의 그래파이트 용액을 사용하는 것에 한정되지 않으며, 그래파이트는 이 원재료가 통상 음극선관의 제조 단계에서 채용되기 때문에 편리하게 우선적으로 선택된다. 빛을 흡수하는 성질이 있는 임의의 다른 재료가 대안 물질로서 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 간단히 실행할 수 있고 비용이 많이 소모되지 않으며, 음극선관 면판의 반사율을 정해진 값으로 감소시킬 수 있는 해결책이 제공되어, 스크린의 거의 모든 부분에서 동일한 광 수득을 얻을 수 있고, 최종 투과도는 코팅(22)의 두께를 조절하여 얻을 수 있다.

Claims (10)

1. 표면에 스크린(13)을 형성하도록 인의 어레이(25,26,27)가 배치되어 있는 유리 면판(2)을 포함하는 음극선관(1)에 있어서,

   상기 인은 광 흡수성 물질로 된 코팅(22) 상에 적층되는 것을 특징으로 하는 음극선관(1).
2. 청구항 1에 있어서, 상기 광 흡수성 물질로 된 코팅(22)은 광 불투과성 매트릭스 어레이(21) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 음극선관(1).
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 광 흡수성 물질로 된 코팅(22)의 두께(50,52)는 스크린(13)의 엣지에서보다는 중앙부에서 더 큰 것을 특징으로 하는 음극선관(1).
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 광 흡수성 코팅(22)은 그래파이트 입자로 제조되는 것을 특징으로 하는 음극선관(1).
5. 청구항 4에 있어서, 상기 대다수 그래파이트 입자의 치수는 0.3 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 음극선관(1).
6. 음극선관(1)용 스크린(13)의 제조 방법으로서,

   상기 음극선관의 전방 면판(12)의 내면을 세정하는 단계와,

   광 흡수성 물질의 입자 현탁액을 상기 내면에 적층하는 단계와,

   상기 현탁액을 건조시켜 광 흡수성 물질로 된 연속한 코팅(22)을 형성하는 단계와,

   발광 물질로 된 적어도 하나의 층(25,26,27)을 상기 코팅 상에 적층하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관(1)용 스크린(13)의 제조 방법.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 광 흡수성 물질은 그래파이트인 것을 특징으로 하는 음극선관(1)용 스크린(13)의 제조 방법.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 그래파이트 입자의 현탁액에는 물에서 희석된 분산제 및 표면 활성제가 포함되고, 그래파이트의 양은 0.03 중량% 내지 0.9 중량%인 것을 특징으로 하는 음극선관(1)용 스크린(13)의 제조 방법.
9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서, 상기 대다수의 그래파이트 입자의 크기는 0.3 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 음극선관(1)용 스크린(13)의 제조 방법.
10. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서, 상기 그래파이트 입자의 현탁액은 스프레이법에 의해 음극선관(1)의 전방 면판(2)의 내면에 도포되는 것을 특징으로 하는 음극선관(1)용 스크린(13)의 제조 방법.