KR0177123B1 - 섀도우 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도밍에 의한 빔 드리프트 및 이에 따른 색순도의 저하를 방지할 수 있는 신규한 섀도우 마스크를 개시한다.

종래에는 섀도우 마스크의 도밍을 보상하기 위해 바이메탈로 섀도우 마스크를 패널로 전진시켰으나 이에 따라 섀도우 마스크의 외측에 빔 드리프트가 심한 PD부가 발생되고, 이의 해결을 위해 프리트 등을 도포하였으나 많은 제조원가가 추가됨에도 그 효과는 그다지 뛰어나지 못하였다.

본 발명에서는 PD부에 인접한 스커어트에 돌출부나 연장부를 형성하여 열용량을 증가시킴으로써 프리트 도포 없이도 이와 유사한 효과를 발휘하고, 프리트 도포와 병행시 빔 드리프트를 절반 이하로 억제하게 되었다.

Description

섀도우 마스크

제1도는 초기빔 드리프트 현상을 설명하는 칼라 브라운관의 부분 단면도.

제2도는 종래의 섀도우 마스크의 전개 평면도.

제3도는 본 발명 섀도우 마스크의 전개 평면도.

제4도는 빔의 변위량을 보이는 비교 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

M : 섀도우 마스크(shadow mask) C : 페이스(face)

K : 스커어트(skirt) Ks : 단변측 스커어트

K1 : 장변측 스커어트 D : PD(Purity Drift)부

1 : 돌출부 2 : 연장부

본 발명은 칼라 브라운관에 관한 것으로, 특히 섀도우 마스크(shadow mask)에 관한 것이다.

칼라 브라운관은 색선별 수단을 통해 전자빔(electron beam)을 R, G, B각 형광체에 선택적으로 랜딩(landing) 시킴으로써 칼라화상을 표시하는 화상장치이다.

이러한 색선별 수단으로 가장 널리 사용되는 것은 금속박판에 슬릿(slit) 또는 어퍼츄어(aperture) 형태의 색선별 구멍이 형성된 섀도우 마스크이다.

섀도우 마스크(M)는 이와 같이 다공 박판이므로 그 지지를 위해 제1도에 도시된 바와 같이 프레임(F)에 접합되어 한 조립체(MF)를 구성하고, 이 마스크-프레임 조립체(MF)는 홀더 스프링(holder spring; H)을 통해 패널(panel; P)의 스터드핀(stud pin; S)에 결합된다.

그런데 브라운관의 작동이 개시되어 도시되지 않은 전자총 어셈블리로부터 전자빔(B)이 발사되면 색선택 구멍을 통과하지 못한 전자빔(B)은 섀도우 마스크(M)에 충돌하여 열전자로 변환되며 이를 가열시킨다.

그런데 브라운관의 작동초기에는 열용량이 큰 프레임에 충분히 전열이 이루어지기 전에 섀도우 마스크(M)가 열적으로 포화되어 열팽창하게 된다. 이때 섀도우 마스크(M)의 외주는 아직 충분히 전열 및 팽창되지 못한 프레임(F)에 의해 구속되어 있으므로 부득이 섀도우 마스크(M)는 점선과 같이 면외변형(面外變形)을 일으키게 되는데, 이를 일반적으로 도밍(doming) 현상이라 호칭한다.

이러한 도밍에 의해 섀도우 마스크(M)의 색선별 구멍의 위치가 변화되어 전자빔(B)이 형광면의 다른 위치에 랜딩되므로 색순도(color purity)의 현저한 저하를 야기하게 된다. 이러한 도밍은 브라운관의 작동개시로부터 프레임(F)이 충분히 가열되어 팽창하기 까지 수 내지 십수분간 지속되는 전자빔 초기 드리프트(drift)의 주된 원인이 된다.

이와 같은 도밍의 해결을 위해 홀더 스프링(H) 하부에 바이메탈(bi-metal)을 부착하여 섀도우 마스크(M)를 패널(P)에 대해 전체적으로 전진시키는 방법이 일반적으로 사용되고 있다.

이러한 방법은 섀도우 마스크(M) 중앙부의 색선별 구멍의 위치는 전자빔(B)의 경로상에 위치시킬 수 있으나, 주변부의 색선별 구멍의 위치는 전자빔(B)의 경로와 큰 편위를 가지게 한다.

이에 따라 제2도에 도시된 바와 같이 섀도우 마스크(M)의 중앙으로부터 그 장축길이의 절반을 A라 할 때 3/4 A위치를 중심으로 가장 색순도의 저하가 심한 부위(D)가 발생된다. 이를 일반적으로 PD(Purity Drift)부(D)로 호칭한다.

이에 따라 도밍현상의 억제를 위한 다른 방법들이 강구되었다. 그 중 하나가 섀도우 마스크(M)의 재질을 AK강으로부터 열팽창율이 극히 낮은 인바(invar)강으로 변경한 것인데, 인바강은 극히 고가이며 성형성이 나빠 많은 문제가 있다.

한편 섀도우 마스크(M)에 프리트(frit) 등의 분말유리 용액을 도포 및 소결함으로써 섀도우 마스크(M)의 열팽창을 억제하는 방법도 사용되고 있다. 섀도우 마스크(M)에 프리트를 도포한 경우 PD부(D)에서의 빔 편이량은 작동 5분 후 -30㎛ 정도이고, 30분 정도에서 +20㎛로 정상상태에 도달하게 된다. 그러나 이 방법은 프리트의 소결에 고온이 필요하여 제조설비 및 제조 공수를 증가시키고 제조원가가 증가되는 문제가 있다.

이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은 도밍의 발생과 이에 따른 빔 편이 및 색순도의 저하를 억제할 수 있는 섀도우 마스크를 제공하는 것이다.

상술한 목적의 달성을 위해 본 발명자는 먼저 종래의 섀도우 마스크(M)의 구성을 고찰해 보았다.

다시 제2도에서, 섀도우 마스크(M)는 페이스(face; C)의 외측에 단순히 스커어트(skirt; K)를 형성할 부분이 연장된 평면 마스크로 구성되어 이를 성형함으로써 곡면의 섀도우 마스크(M)로 구성된다.

여기서 섀도우 마스크(M)의 전열과정을 다시 살펴보면 전자빔의 충돌로 페이스(C)에 발생된 열이 스커어트(K)를 통해 프레임(제1도의 F)으로 전열되고, 그 전열이 충분하지 못하여 페이스(C)가 면외변형을 함으로써 도밍을 유발하게 되는 것이다.

그런데 종래의 섀도우 마스크(M)에 있어서는 전열 경로가 되는 스커어트(K)의 폭이 프레임(F)과의 접합에 필요한 크기로 대략 균일하게 형성되며 전자빔 드리프트가 특히 심한 PD부(D) 주위의 스커어트(K)도 마찬가지였다.

이에 따라 본 발명자는 PD부(D)의 방열(放熱)을 촉진함으로써 PD부(D)의 빔 드리프트 및 이에 따른 색순도의 저하를 억제할 수 있다는 결론에 도달하였다.

이를 구현하기 위해 본 발명에 의한 섀도우 마스크는 PDP의 인접위치의 스커어트의 열용량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 열용량을 증가시키는 방법으로는 PD부 인접부위의 스커어트에 돌출부 또는 연장부를 형성하여 스커어트의 면적을 증가시키는 방법이 사용될 수 있으며, 스커어트의 두께를 국부적으로 증가시키거나 덧판(clad plate)을 접합시키는 방법도 사용될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제3도에 도시된 페이스(C)와 스커어트(K)로 된 섀도우 마스크(M)에서 페이스(C)의 PD부가 형성될 부분에 인접한 스커어트(K)에는 그 열용량을 증가시키기 위해 장변 방향 스커어트(K1)의 외측 PD부(D)의 대응위치에 돌출부(1)가 형성된다. 이 돌출부(1)에 대신 하거나 이에 병행하여 단변방향 스커어트(Ks)의 외측에는 소정길이 만큼의 연장부(2)가 형성될 수도 있다.

이와 같은 돌출부(1) 또는 연장부(2)는 다음 두가지 경로를 통해 PD부(D)의 빔 드리프트를 완화시키게 된다.

먼저 초기 가열상태에 있어서 섀도우 마스크(M)의 열용량(Q)는 Q=MC ΔT가 된다. 여기서 M은 질량, C는 비열, ΔT는 온도차가 된다. 이와 같은 관계에 있어서 돌출부(1) 또는 연장부(2)에 의해 섀도우 마스크의 질량이 Δm만큼 증가하게 된다고 할 때, 페이스(C)를 통한 전자빔의 입열량은 동일하므로 이 증가된 질량의 비율만큼의 온도강하가 일어난다. 열팽창량은 온도에 비례하므로 돌출부(1) 또는 연장부(2)는 섀도우 마스크(M) 자체의 열팽창량과 이에 따른 도밍의 발생량을 감소시키게 된다.

한편 섀도우 마스크(M)가 열적으로 포화되고 나면 주로 프레임(제1도의 F)으로 열전달이 일어나게 된다. 이때 열전달 방정식은 단위시간당 전열량 q=KAdt/dt가 되어 전열면적에 비례함을 알 수 있다. 이에 따라 본 발명의 돌출부(1) 또는 연장부(2)는 프레임(F)과의 전열 면적을 증가시켜 특히 PD부(D)로부터 신속히 열이 방출됨으로써 빔 드리프트량을 줄일 수 있게 된다.

이러한 구성 외에도 PD부(D)에 인접한 스커어트(K)의 두께를 국부적으로 증가시키거나 덧판을 접합시킴으로써도 유사한 효과를 달성할 수 있다.

제4도에는 제3도에 도시된 실시예에서의 빔 변위량을 종래와 비교한 그래프를 도시하고 있다. 도면에서 곡선 A는 섀도우 마스크(M)에 프리트를 도포한 종래의 구성, B는 제3도와 같이 스커어트(K)에 돌출부(1)만을 구성하고 프리트는 도포하지 않은 구성, 그리고 C는 B의 구성에 프리트를 도포한 구성이다.

먼저 종래의 구성(A)에 의하면 브라운관의 작동개시 후 5분에서의 빔 변위량이 약 -30㎛이며, 30분 경과시 +20㎛로 나타났다. 한편 B의 구성은 A의 구성과 거의 동일한 결과를 나타내었으며, C의 구성은 5분 경과 후 -16㎛ 30분 경과 후 +9㎛으로 A, B구성의 약 1/2 정도의 변위량을 보였다.

이러한 결과는 제3도의 돌출부(1)의 구성만으로도 프리트를 도포한 경우와 거의 비슷한 정도로 빔 드리프트가 억제되고, 돌출부(1)의 구성에 프리트를 도포한 경우에는 종래의 1/2 정도로 빔 드리프트가 억제되어, 본 발명이 도밍 및 이에 따른 빔 드리프트의 편이와 색순도의 저하에 매우 효과적임을 보인다.

그러므로 본 발명은 고화질 고안정성의 칼라 브라운관의 구현에 큰 효과가 있다.

Claims (5)

1. 페이스와 이를 둘러싸는 스커어트를 가지는 칼라 브라운관의 섀도우 마스크에 있어서, 상기 페이스에서 PD부가 형성될 부위에 인접한 상기 스커어트 부분의 열용량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 스커어트 부분에 돌출부 또는 연장부를 형성하는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크.
3. 제2항에 있어서, 상기 돌출부가 상기 스커어트의 장변측에 국부적으로 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크.
4. 제2항에 있어서, 상기 연장부가 상기 스커어트의 단변측을 소정길이만큼 연장하여 형성되는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크.
5. 제1항에 있어서, 상기 스커어트 부분을 국부적으로 두께를 증가시키거나 덧판을 접합하는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크.