KR100260853B1 - 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브와 섀도우매스크 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는, 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브가 개시되는데, 섀도우 매스크 내의 슬롯들을 통해 방사된 빛의 회전이 형광막 형성용 노출 동안 지그재그형 스트라이프를 형성하는 것을 방지하기 위해, 슬롯들(12)이 슬롯들의 중심에 대해 상기 회전 방향과 반대되는 방향으로 각도 θ₁회전될 수 있도록 미리 형성되어, 그것에 의해 슬롯들(12)을 통해 통과한 빛(15)이 옵셋(offset)되고 그러므로 수직의 스트라이프형 형광 표면이 얻어질 수 있다.

Description

섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브와 섀도우 매스크

본 발명은 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브(shadow mask type color cathode ray tube)에 사용하기 위한 섀도우 매스크와 그러한 섀도우 매스크를 사용한 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브에 관한 것이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브는 형광막(3)으로 덮힌 패널(4)을 포함한다. 형광막(3) 내의 삼-색의 긴 연속적인 형광 스트라이프들(R, G, B)은 전자 총들(electron guns, 1)로부터 섀도우 매스크(2)를 통해 패널(4)의 내부 표면으로 방사된 전자 빔의 스캔 라인들에 수직 방향인 많은 배열들의 형태로 배치된다. 관 모양의 목 부분(7)을 갖는 일반적으로 원뿔형의 통풍통(funnel, 6)은 패널(4)에 연결됨으로써 진공관이 형성된다.

세 개의 전자 총들(1)은 목 부분(7) 내에 인-라인 형태(in-line arrangement)로 부착된다. 전자 빔을 편향시키기 위한 편향 요크(deflecting yoke, 5)는 통풍통(6)의 바깥쪽 둘레에 배치된다. 섀도우 매스크(2)는, 도 1b에 도시된 바와 같이 그 내부에 선택적으로 전자빔을 투과하는 슬롯들(slots,12)이 형성되는데, 패널(4)의 내부 표면 상의 형광막(3)과 마주하게 배치된다.

상술한 구성의 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브에서, 전자총들(1)로부터 방사된 세 개의 전자 빔들은 편향 요크(5)에 의해 발생된 수평 편향 자기장과 수직 편향 자기장에 의해 편향된다. 그런 다음, 이빔들은 형광막(3)의 형광 표면에 걸쳐 스캔되고, 섀도우 매스크(2) 내의 슬롯들(12)을 통해 각 해당 컬러 형광 물질들과 충돌한다. 이것에 의해, 형광 물질들은 여기되고(excited) 빛을 방사하도록 허용되어, 컬러 이미지가 표시된다.

이와 같은 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브에 대해, 패널이 상술한 슬롯들(12)의 길이 방향과 평행한 스트라이프 형태의 형광막(3, 이하, "형광 스트라이프"로서 참조됨)으로 덮혀 있는 경우, 일반적으로 미국 특허 제 4,049,451 호에 개시된 바와 같은 노출 방법이 사용된다. 이 방법에서는, 라인 소오스가 슬롯들(12)의 길이 방향에 평행하게 배치되고 매스크 내의 유공 부분(perforated portion)이 사용된다. 그러나, 이 방법에서는, 섀도우 매스크(2)와 패널(4)들 자체의 기하(geometry)때문에 패널 내부 표면 상에 투영된 광원으로부터의 빛이 회전되고, 섀도우 매스크를 통해 통과한 빛(13)이 도 2에 도시된 바와 같이 기울어지게 된다. 그리하여, 그 결과로서의 형광막(3)을 구성하는 형광 스트라이프(9)가 도 2에 도시된 바와 같이 지그재그 패턴으로 되어, 화질(image quality)이 상당히 나빠진다.

이 지그재그에 기인한 화질의 악화를 개선하기 위한 다양한 방법들이 제안되어 왔다. 그런 방법들 중의 하나는 미국 특허 제 3,888,673 호와 제 3,890,151 호에 개시되어 있는데, 거기에서는 노출(exposure)이 흔들리는 라인 소오스(rocking line source)와 움직일 수 있는 매스킹 쉴드(masking shield)의 조합에 의해 수행된다. 하지만, 이 방법에 있어서, 비록 그 노출이 광원의 각도 및 매스킹 쉴드의 위치 변화에 의해 수행되어 그것에 의해 노출의 최적화가 패널의 내부 표면에 걸쳐 달성될 수 있다고 하더라도, 노출 시간이 상당히 연장되는 문제점이 야기된다.

더 개선된 방법은, 일본 특허 공개 공보 제 8-8060 호, 제 8-8061 호, 제 8-8062 호 등에 개시된, 네가티브 메니스커스 렌즈(10, negative meniscus lens)가 도 3에 도시된 바와 같이 라인 소오스(8)와 섀도우 매스크(2) 사이에 배치되는 방법이다. 이 네가티브 메니스커스 렌즈(10)는 슬롯(12)을 통해 통과하는 빛이 패널(4)의 내부 표면 상에 방사될 때 회전의 양을 원하는 양만큼으로 미리 보정하기 위한 것이다.

한편, 상술한 일본 공개 공보 제 8-8060 호 내지 제 8-8062 호에 개시된 방법에 있어서, 캐소드 레이 튜브의 형광막(3)이 형성될 때, 이 형광막(3)은 전자총들로부터 방사된 전자 빔들이 섀도우 매스크(2) 내의 슬롯들(12)을 통해 통과하고 패널(4)의 내부 표면상에 방사되는 그 위치에 맞게 되도록 형성되어야 한다. 그러므로, 노출 동안, 고차 함수에 의해 결정된 복잡한 커브의 표면을 갖는 보정 렌즈(11)가 라인 소오스(8)와 섀도우 매스크(2) 사이에 배치되는데, 그것에 의해 형광막(3) 형성의 최적화가 달성된다. 그러나, 비록 이 보정 렌즈(11)가 사용된다 하더라도, 빛이 보정 렌즈(11)를 통과할 때, 네가티브 메니스커스 렌즈(10)를 통과하고 한번 최적화된 그 빛이 다시 변화된다. 그 결과, 패널(4)의 내부 표면 상에 방사된 빛은 회전되어, 지그재그형 형광 스트라이프(9)가 도 2에 도시된 바와 같이 형성되고 그 지그재그가 충분히 개선되지 않은 단점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브의 패널의 내부 표면 상에 지그재그되지 않는 형광 스트라이프들(R, G, B)을 형성하는데 유용한 섀도우 매스크와 그러한 섀도우 매스크를 갖는 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브를 제공하는 것이다.

도 1a는 컬러 캐소드 레이 튜브의 개략적인 단면도.

도 1b는 섀도우 매스크 내에 형성된 슬롯들의 평면도.

도 2는 패널 상에 방사된 투과된 빛과 노출 동안 지그재그 형태로 형성된 형광막 스트라이프.

도 3은 컬러 캐소드 레이 튜브의 노출 장치의 구성을 나타낸 도면.

도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 섀도우 매스크 내의 슬롯들의 평면도.

도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 섀도우 매스크 내의 슬롯들의 회전 각도 변화를 나타낸 그래프.

도 4c는 본 발명의 제1 실시예가 실행되기 전과 후에 섀도우 매스크를 통해 통과한 빛의 회전을 나타낸 평면도.

도 5a는 본 발명의 제2 실시예가 수행되기 전과 후에 섀도우 매스크 내의 슬롯들의 평면도.

도 5b는 본 발명의 제2 실시예가 수행되기 전과 후에 섀도우 매스크 내의 슬롯들의 회전 각도 변화를 나타낸 그래프.

도 5c는 본 발명의 제2 실시예가 수행되기 전에 섀도우 매스크를 통해 통과한 빛의 회전을 나타낸 평면도.

도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 섀도우 매스크내의 슬롯들의 평면도. 도 6b는 본 발명의 제3 실시예가 수행되기 전에 섀도우 매스크를 통해 통과한 빛의 회전을 나타낸 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 섀도우 매스크

3 : 형광막

4 : 패널

8 : 라인 소오스

9 : 형광 스트라이프

10 : 네가티브 메니스커스 렌즈

11 : 보정 렌즈

12 : 슬롯들

본 발명의 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브는 다음을 포함한다: 인-라인 형태로 배치된 세 개의 전자 총들; 이 전자총들의 배열과 수직 방향인 스트라이프 형태의 형광막을 포함하는 패널; 섀도우 매스크 내의 슬롯들이 슬롯들의 중심에 대해 슬롯들의 길이 방향으로 회전되는 섀도우 매스크.

상술한 구성에 따라, 라인 소오스로부터 방사된 광 빔이 보정 렌즈를 통과할 때, 편차(deviation)가 유발된다. 한편, 섀도우 매스크 내의 슬롯들이 슬롯의 중심에 대해 광빔의 이 회전 방향과 반대 방향으로 미리 회전되기 때문에, 이 편차의 양은 옵셋(offset)될 수 있다. 그리하여 슬롯들의 길이 축들과 평행하고 지그재그 형태가 아니라 스트라이프 형태인 형광막이 패널의 내부 표면 상에 형성될 수 있다.

또한, 보정 렌즈에 의한 회전 양의 보정에 의해서 뿐만 아니라, 네가티브 메니스커스 렌즈에 의해 완전히 보정될 수 없는 회전 양의 평가에 의해서도 슬롯들의 중심에 대한 슬롯들의 회전이 결정됨으로써, 형광막은 보정과 평가의 공동 효과에 의해 그 품질이 더 개선될 수 있다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 4a는 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브에서 섀도우 매스크(2) 내의 슬롯들(12)이 슬롯들(12) 중심 M에 대해 회전된 섀도우 매스크의 확대도이다. 여기서 슬롯들(12)의 회전 각도 θ₁은 도 4b에 나타낸 함수에 의해 결정되는데, 매스크 내에서 유공 영역의 중심 위치로부터 수평 거리가 매개 변수로서 지정된다. 도 3에 도시된 종래-기술의 캐소드 레이 튜브의 구조에서, 빛이 보정 렌즈를 통해 통과하고, 섀도우 매스크(2) 내의 슬롯들을 통해 통과하고, 그리고 패널(4)의 내부 면에 도달할 때, 도 4c에 나타낸 수직 방향으로부터 반시계 방향의 각도 θ₁이 형성된다. 반면, 본 실시예에 따르면, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 섀도우 매스크(2) 내의 슬롯들(12)은 반대 방향(시계 방향)의 각도 θ₁으로 미리 회전되고, 그것에 의해 패널(4)의 내부 표면에 도달하는 빛은 섀도우 매스크를 통한 빛(14)으로부터 도 4c에 도시된 바와 같은 섀도우 매스크를 통과한 빛(15)으로 보정될 수 있다. 그리하여 형광 스트라이프가 지그재그되지 않는 높은-품질의 형광 막(3)을 형성하는 것이 가능하다.

[표1]

수평 좌표 X [mm]	슬롯들의 회전 각도 θ1[°]
0	0
70	2
140	5

표 1은 도 4a에 도시된 섀도우 매스크(2)에서 유공 영역의 중심(원점)을 통해 통과한 수직 기준선 L1으로부터 슬롯들(12)의 X-축 좌표 X에 대한 슬롯들의 회전 각도의 일예를 나타낸다.

슬롯들의 회전 각도 θ₁은 시뮬레이션 결과 다음의 방정식(1)에 의해 결정될 수 있다.

θ₁[°]= -1.04123e^-4X⁴+ 4.59184e^-4X²(1)

도 5a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 섀도우 매스크의 확대도이다. 본 실시예는, 제1 실시예에서의 슬롯들의 회전 각도에 대한 함수가 도 5b에 도시된 매스크내의 유공 영역의 중심 위치로부터 수직 거리를 그 매개 변수로서 지정하여 정의된다는 점을 제외하고는 제1 실시예와 같다.

이 실시예에서, 슬롯들(12)의 회전 각도는 매스크 내의 유공 영역의 수평 방향에서 일정하다. 그러므로, 예를 들면 도 5c에 나타낸 바와 같이 수평 배열 상에 섀도우 매스크를 통과한 빛(16)이 각도 변화를 가질 수 있도록, 보정 렌즈 통과 후의 광이 회전되는 경우에는, 제2 실시예가 제1 실시예보다 더 정확하게 보정할 수 있다.

[표 2]

수직 좌표 Y [mm]	슬롯들의 회전 각도 θ2[°]
0	0
52.5	2
105	4.67

표 2는 이 실시예를 나타내고 섀도우 매스크(2) 내의 유공 영역의 중심을 통해 통과한 수평 기준 라인 L2로부터 슬롯들(12)의 Y-좌표 Y에 대한 슬롯들의 회전 각도 θ₂를 나타낸다. 이 경우, 슬롯들의 회전 각도 θ₂는 시뮬레이션 결과 다음의 방정식 (2)에 의해 결정될 수 있다.

θ₂[°]= -3.66914e^-4Y⁴+ 8.28086e^-4Y²(2)

도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 섀도우 매스크의 확대도이다.

이 실시예도, 매스크 내의 유공 영역들의 중심이 원점으로서 지정되는 경우, 슬롯들의 회전 각도를 결정하는 함수가 두개의 매개 변수들, 즉 슬롯들의 중심으로부터 수평 위치 X와 수직 위치 Y에 의해 결정된다는 것을 제외하고는 제1 및 제2 실시예들과 같다.

이 실시예에 있어서, 매스크내의 유공 영역의 수평 배열상 또는 수직 배열상의 모든 슬롯들을 균일하게 회전시킴으로써 상술한 실시예들에서와 같은 방식으로 지그재그가 줄어드는 경우에, 예를 들어 도 6b에 도시된 지그재그는 보정될 수 없다. 이 점을 고려하여, 슬롯들(12)의 회전 각도 θ는 슬롯들의 위치들이 매개 변수로 지정되는 함수에 의해 정의된다. 그것에 의해, 매스크 내의 유공 영역 전면에 걸쳐 정확한 보정이 수행될 수 있다.

[표 3]

슬롯들의 좌표 [mm]	슬롯들의 회전 각도 θ [˚]
X		Y
-140	150	7.0
-140	52.5	4.9
-70	105	16.0
-70	52.5	10.2
0	0	0

표 3은 슬롯들(12)의 중심의 X, Y 좌표에 대한 슬롯들의 회전 각도 θ의 일예를 나타낸다. 그러한 지그재그에 대해, 시뮬레이션의 결과, 회전 각도 θ는 다음 방정식 (3)과 같이 보다 더 고차 함수로써 표현된다. 그것에 의해, 도 6b에 도시된 섀도우 매스크를 통해 통과한 빛(17)은 도 4c에 도시된 섀도우 매스크를 통해 통과한 빛(15)으로 보정될 수 있다.

θ [°] = 1.954541eX²Y + 6.31286e^-4X²

+ 4.08536e³XY + 1.08033e^-1X + 1.9065e⁵Y (3)

비록 캐소드 레이 튜브의 패널의 내부 표면을 형광막으로 코팅하는데 도 3에 도시된 네가티브 메니스커스 렌즈들과 보정 렌즈들을 사용한 방법이 상기 실시예에서 설명되었지만, 본 발명에 따른 섀도우 매스크는 네가티브 메니스커스 렌즈와 보정 렌즈의 사용없이도 지그재깅(zigzagging)을 방지하는데 효과적이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 다음의 효과를 갖는다. 그것은, 슬롯 어레이들이 섀도우 매스크 내의 유공 영역에 평행하게 배열되는 섀도우 매스크를 갖는 캐소드 레이 튜브에서, 노출에 의한 형광막 형성 동안 유발되는 지그재그에 기인한 품질의 저하를 방지하기 위해, 패널과 매스크의 기하로부터 초래되는 광원의 회전이 네가티브 메니스커스 렌즈에 의해 보정된다는 것이다. 그 후, 섀도우 매스크 내의 슬롯들이 그들의 중심에 대해 매스크 내의 유공 영역의 상기 중심에 대한 위치가 매개 변수로서 지정된 고차 함수에 의해 결정된 각도로 회전될 수 있도록 상기 섀도우 매스크 내의 슬롯들이 형성되는 방식으로, 복잡한 커브의 표면을 갖는 보정 렌즈에 의해 그 회전이 수행된다. 그것에 의해, 지그재그되지 않고 슬롯들의 배열과 평행한 고-품질의 스트라이프형 형광막을 형성하는 것이 가능하다.

Claims (5)

1. 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브용 섀도우 매스크에 있어서,

   슬롯들의 세로 축들이 세 개의 인-라인(in-line) 배열된 전자총들의 배열 방향에 수직인 방향에 대해 미리 지정된 각도로 기울어진 복수개의 슬롯들을 포함하는 것을 특징으로 하는 섀도우 매스크.
2. 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브에 있어서,

   인-라인(in-line) 배열된 세 개의 전자총들과;

   슬롯들의 세로 축들이 상기 전자총들의 배열 방향에 수직한 방향에 대해 미리 지정된 각도로 기울어질 수 있도록 형성된 복수개의 슬롯들을 갖는 섀도우 매스크와;

   상기 전자총들의 배열 방향에 수직한 방향으로 연장한 복수개의 형광 스트라이프들이 상기 섀도우 매스크와 마주하게 될 수 있도록 상기 전자총들의 배열 방향으로 연속적으로 형성되어 있는 형광 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브.
3. 제2 항에 있어서, 상기 슬롯들의 기울어짐은 상기 매스크 내의 유공 영역의 중심을 통해 통과하는 수직 축으로부터의 거리가 매개 변수로서 지정된 함수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브.
4. 제2 항에 있어서,

   상기 슬롯들의 기울어짐은 상기 매스크 내의 유공 영역의 중심을 통해 통과하는 수평 축으로부터의 거리가 상기 매개 변수로서 지정된 상기 함수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브.
5. 제2 항에 있어서,

   상기 슬롯들의 기울어짐은 상기 매스크 내의 유공 영역의 중심이 원점으로 지정되고 상기 슬롯들의 위치들의 좌표들이 상기 매개 변수로서 지정된 상기 함수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 섀도우 매스크 타입 컬러 캐소드 레이 튜브.