KR100205407B1 - 음극선관용 섀도우마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관에서 색선별역할을 하는 섀도우마스크(shadow mask)에 관한 것으로써, 슬롯에 형성되는 테이퍼 아웃의 형상을 섀도우마스크의 반경에 따라 그래이딩(grading)시켜 섀도우마스크를 통과한 전자빔의 직경을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 칼라 음극선관용 섀도우마스크(3)에 무수히 많은 슬롯(11)을 형성하도록 된 것에 있어서, 슬롯(11)의 Y축 유효면 가장자리의 반경(Ry)을 기준으로 하여 X축 유효면 가장자리의 반경(Rx)과 D축 유효면 가장자리의 반경(Rd)까지의 테이퍼 아웃(To)을 그래이딩하여서 된 것이다.

Description

음극선관용 섀도우마스크

본 발명은 음극선관에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 전자빔의 색선별역할을 하는 섀도우마스크(shadow mask)에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관은 도 1과 같이 페이스 플레이트라고도 하는 음극선관의 전면 유리인 패널(1)과, 상기 패널의 내면에 적, 녹, 청색으로 발광하는 미소한 원형의 도트(dot) 또는 스트라이프(stripe)타입으로 배열되게 도포되어 있는 형광체(2)와, 상기 패널의 내측면으로부터 약 10mm 근처에 부착되고, 패널의 내면에 도포된 형광체의 모양과 동일한 형상의 구멍이 천공되어 있는 섀도우마스크(3)와, 상기 섀도우마스크가 고정되어 음극선관의 내부에 고정되는 지지프레임(4)과, 상기 지지프레임에 부착되어 펀넬(5)의 내부를 둘러싸 전자빔이 지자계의 영향을 받지 않도록 하는 얇은 금속판의 인너쉴드(inner shield)(6)와, 전자빔을 방사하는 캐소드(cathode)캐소드를 가열하는 히터, 전자빔의 양을 제어하는 제1, 2그리드 전극, 메인 정전렌즈를 형성하는 제3, 4그리드 전극으로 이루어진 전자총(7)과, 자계를 만들어 전자빔을 상하, 좌우로 편향시키는 것으로 컨버젼스(convergence), 퓨리티(purity) 특성을 크게 좌우하는 편향 요크(8)와, 상기 컨버젼스 및 퓨리티의 정특성 보정을 위해 사용되는 마그네트(9)등으로 구성되어 있다.

종래에는 상기한 구조의 음극선관에 적용되는 섀도우마스크(3)가 도 2와 같이 성형금형에 의해 소정의 곡률로 성형되며, 성형된 섀도우마스크를 일정한 높이가 유지되도록 지지프레임(4)의 내측에 삽입한 다음 용접 고정하게 된다.

상기한 구조의 섀도우마스크(3)에는 전자빔(10)이 통과하는 무수히 많은 슬롯(11)이 형성되는데, 상기 슬롯의 형상은 도 3과 같다.

이때 섀도우마스크(3)의 대공경부에서 테이퍼가 넓은 부분(이하 "테이퍼 아웃"이라 함)을 To, 그리고 좁은부분을 Ti라고 부른다.

상기 섀도우마스크(3)에 형성되는 슬롯(11)의 형상은 전자빔(10)의 직경을 결정하는 매우 중요한 요소이며, 이것은 결국 색순도 및 휘도에 큰 영향을 주게 된다.

특히, 슬롯(11)의 형상중 테이퍼폭(To, Ti)의 결정이 가장 중요한 요소로 작용되는데, 테이퍼 폭의 결정은 전자빔에 의한 할레이션(halation)현상 때문에 제한을 받게 된다.

이러한 테이퍼 폭은 그 칫수의 제한성 때문에 도 4와 같이 To와 섀도우마스크(3)의 반경(R)과의 관계가 거의 직선적으로 증가하도록 설계되었으므로 도 5와 같이 To가 직선적으로 증가한 것에 비례해서 전자빔의 직경 역시 직선적으로 증가하게 된다.

이에 따라 도 6에 도시한 바와 같이 전자총(7)에서 출발된 전자빔(10)이 편향 요크(8)에 의해 편향을 받아서 섀도우마스크(3)에 입사될 때 입사되는 전자빔이 테이퍼 부분에 부딪히지 않고 전부 통과해서 패널(1)의 내면에 도포된 형광체(2)를 타격하게 되는데, 이때 "D"는 형광체를 타격한 전자빔의 직경을 나타낸다.

상기 전자빔의 직경(D)은 그 칫수를 작게 하여야 색순도 여유도를 확보하지만, 그리 쉽지 않으며, 특히 화면의 코너 부분에서는 더욱 용이치 않다.

그 이유는 전자총(7)에서 출발한 전자빔이 편향요크(8)의 자계에 의해 편향을 받기 때문에 전자빔이 찌그러지게 되는데, 섀도우마스크(3)에 형성된 슬롯(11)을 통과할 때는 찌그러짐이 더욱 커지게 되므로 결국 "D"의 칫수가 커지게 된다.

이와 같이 직경이 커진 전자빔(10)은 슬롯(11)을 통과하여 형광체(2) 및 상기 형광체와 인접한 흑연띠(12)를 동시에 타격하여 형광체만을 발광시키게 되지만, 인접한 다른 형광체를 타격할 수 있는 확률이 높아지게 되므로 색순도 여유도를 감소시키게 되는 원인으로 작용하게 된다.

뿐만 아니라 직경이 커진 전자빔(10)에 의해 형광면에서 전자빔 직경의 휘도분포가 도 6과 같이 그 폭이 넓어져 결국 전류밀도(13)가 낮아지게 되므로 단위 면적당 형광체의 발광효율을 떨어뜨려 화면의 중심부와 주변부의 휘도 균일성을 저하시키게 된다.

이러한 현상은 특히 광각 편향 음극선관의 경우 전자빔(10)의 편향각 증가에 따라 테이퍼의 폭이 커져야 하므로 섀도우마스크(3)의 제조업체에서 제조공정 중 테이퍼 아웃(To)의 칫수를 크게 설정하므로 인해 인접한 테이퍼 부분과 겹쳐져 섀도우마스크의 강도를 약화시키게 되었고, 이에 따라 음극선관의 동작시 발생된 열에 의해 섀도우마스크의 중앙부분이 부풀어 오르는 도우밍(doming)현상에 취약한 문제점을 갖는다.

또한, 테이퍼 아웃(To)을 너무 크게 설정하면 섀도우마스크의 슬롯(11)의 크기가 일정치 않아 나중에 음극선관의 제조시 형광체(2)의 크기 역시 불균일해지게 되므로 화면의 백색 균일도가 나빠지게 된다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 슬롯에 형성되는 테이퍼 아웃의 형상을 섀도우마스크의 반경에 따라 그래이딩(grading)시켜 섀도우마스크를 통과한 전자빔의 직경을 최소화할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면 칼라 음극선관용 섀도우마스크에 무수히 많은 슬롯을 형성하도록 된 것에 있어서, 슬롯의 Y축 유효면 가장자리의 반경(Ry)을 기준으로 하여 X축 유효면 가장자리의 반경(Rx)과 D축 유효면 가장 자리의 반경(Rd)까지의 테이퍼 아웃(To)을 그래이딩하여서 된 음극선관용 섀도우마스크가 제공된다.

제1도는 일반적인 음극선관의 종단면도.

제2도는 지지프레임에 종래 섀도우마스크가 고정된 상태의 사시도.

제3도는 제2도의 "A"부 확대 종단면도.

제4도는 종래의 섀도우마스크 반경과 테이퍼 아웃과의 상관관계를 나타낸 그래프.

제5도는 종래의 섀도우마스크 반경과 전자빔 직경과의 상관관계를 나타낸 그래프.

제6도는 종래의 섀도우마스크에서 전자빔이 슬롯을 통과한 상태를 나타낸 종단면도.

제7도는 본 발명의 섀도우마스크 반경과 테이퍼 아웃과의 상관관계를 나타낸 그래프.

제8도는 본 발명의 섀도우마스크 반경과 전자빔 직경과의 상관관계를 나타낸 그래프.

제9도는 본 발명의 섀도우마스크에서 전자빔이 슬롯을 통과한 상태를 나타낸 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 섀도우마스크 11 : 슬롯

Ry : Y축 유효면 가장자리 Rx : X축 유효면 가장자리의 반경

Rd : D축 유효면 가장자리의 반경 To : 테이퍼 아웃

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도면 도 7 내지 도 9를 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 섀도우마스크 반경과 테이퍼 아웃과의 상관관계를 나타낸 그래프이고 도 8은 본 발명의 섀도우마스크 반경과 전자빔 직경과의 상관관계를 나타낸 그래프이며 도 9는 본 발명의 섀도우마스크에서 전자빔이 슬롯을 통과한 상태를 나타낸 종단면도로써, 본 발명은 섀도우마스크(3)에 무수히 형성된 슬롯(11)을 슬롯의 Y축 유효면 가장자리의 반경(Ry)을 기준으로 하여 X축 유효면 가장자리의 반경(Rx)과 D축 유효면 가장자리의 반경(Rd)까지의 테이퍼 아웃(To) 그래이딩하여서 된 것이다.

상기 Y축 유효면 가장자리는 섀도우마스크의 유효면, 즉 슬롯(11)이 형성된 6, 12시 방향의 끝부분을 일컫는 것이고, Y축 유효면 가장자리의 반경(Ry)은 섀도우마스크(3)에 형성된 슬롯(11)의 끝부분에 있어서 섀도우마스크의 전면에 있는 형광면측을 Z축이라고 할 때 상기 Z축에 대한 섀도우마스크의 Y축 가장자리 부분의 곡률을 일컫는 것이다.

그리고 X축 유효면 가장자리의 섀도우마스크의 유효면, 즉 슬롯(11)이 형성된 3, 9시 방향의 끝부분을 일컫는 것이고, X축 유효면 가장자리의 반경(Rx)은 섀도우마스크(3)에 형성된 슬롯(11)의 끝부분에 있어서 섀도우마스크의 전면에 있는 형광면측을 Z축이라고 할 때 상기 Z축에 대한 섀도우마스크의 X축 가장자리 부분의 곡률을 일컫는 것이다.

또한, D축 유효면 가장자리는 섀도우마스크의 유효면, 즉 슬롯(11)이 형성된 대각방향의 끝부분을 일컫는 것이고, D축 유효면 가장자리의 반경(Rd)은 형광면측을 Z라할 때 상기 Z축에 대한 대각 가장자리의 곡률반경을 일컫는 것이다.

상기 Ry와 Rx구간에서는 To(Ry) ≤ To ≤ 1.15 * To(Rx)이고, Rx와 Rd구간에서는 To(Rx) ≤ To ≤ 1.30 * To(Rd)로 하여 테이퍼 아웃(To)을 그래이딩한다.

이는 테이퍼 아웃 폭이 섀도우마스크반경에 대해 직선적으로 증가되지 않도록 하기 위함이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

전자총(7)에서 출발된 전자빔(10)이 편향요크(8)에 의해 편향되어 섀도우마스크(3)에 형성된 슬롯(11)을 통과하면 전자빔도 도 8과 같이 Ry, Rx, Rd의 가장자리로 갈수록 직선적으로 증가하지 않고 완만하게 증가됨을 알 수 있다.

즉, 도 9와 같이 편향중심에서의 전자빔(10)이 편향요크(8)에 의해 편향되어 전자빔(10)이 섀도우마스크(3)에 형성된 슬롯(11)을 통과할 때 테이퍼 아웃에 부딪혀 굴절되어 패널(1)의 내면에 도포된 형광체(2)만을 타격하므로 인접한 다른 형광체를 타격하지 않게 되고, 이에 따라 색순도 여유도를 확보할 수 있게 된다.

상기한 동작에서 알 수 있듯이 전자빔의 직경(D)을 종래의 섀도우마스크에 의해 발생되는 전자빔의 직경보다 훨씬 작게 설계할 수 있게 된다.

이러한 구조의 섀도우마스크(3)는 테이퍼 아웃(To)에 부딪힌 전자빔이 다시 본래의 형광체(2)쪽으로 진행하므로 도 9와 같이 전자빔 직경의 전류밀도(13)가 종래에 비해 비교할 수 없이 증가해 형광체의 단위면적당 발광효율을 향상시켜 휘도증가를 유도할 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이 섀도우마스크의 테이퍼 아웃을 그래이딩시키면 섀도우마스크를 통과한 전자빔 직경이 전자총의 성능이 나쁘거나, 편향자계에 의해 전자빔이 찌그러지므로 인해 발생되는 확대현상을 방지하여 작게 유지하는 것이 가능해지게 되므로 작게 설계된 전자빔 직경에 의해 음극선관의 색순도 여유도를 증가시킴과 동시에 전자빔 직경의 전류밀도를 증가시키게 되고, 이에 따라 화면의 주변부에서의 휘도를 향상시킴은 물론 휘도 균일성, 백색 균일성, 섀도우마스크의 제조 수율을 향상 시키게 되는 효과를 얻게 된다.

Claims (2)

1. 칼라 음극선관용 섀도우마스크에 무수히 많은 슬롯을 형성하도록 된 것에 있어서, 슬롯의 Y축 유효면 가장자리의 반경(Ry)을 기준으로 하여 X축 유효면 가장자리의 반경(Rx)과 D축 유효면 가장자리의 반경(Rd)까지의 테이퍼 아웃(To)을 그래이딩하여서 된 음극선관용 섀도우마스크.
2. 제1항에 있어서, Ry와 Rx구간에서는 To(Ry) ≤ To ≤ 1.15 * To(Rx)이고, Rx와 Rd구간에서는 To(Rx) ≤ To ≤ 1.30 * To(Rd)로 하여 테이퍼 아웃 폭이 섀도우마스크반경에 대해 직선적으로 증가되지 않도록 함을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.