KR100332293B1 - 음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 음극선관용 진공외관용기는 외면이 평면 및 볼록곡면으로 이루어지는 내면을 갖고, 상기 내면에 애스팩트비가 M:N인 대략 장방형상의 형광체 스크린(14)이 형성되어 있고, 그 패널(12)의 내면은 형광체 스크린(14)의 수평 및 수직축 및 대각축상에서의 중앙에 대한 갭 양 △H(r), △V(r), △D(r)이 특정 관계로 설정되어 있고, 외면이 평면으로 이루어지는 패널(12)의 내면을 적절한 곡면으로 함으로써 진공외관용기의 강도를 확보하여 평탄도의 시인성의 악화를 억제하고, 칼라수상관에 대해서는 또한 섀도우마스크의 가공성을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

음극선관{CATHODE-RAY TUBE}

일반적으로 음극선관은 대략 장방형상의 페이스플레이트를 갖는 유리제 패널 및 유리제 퍼넬로 이루어지는 진공외관용기를 갖고 있다. 이 음극선관에서는 그 퍼넬의 넥 내에 배치된 전자총에서 방출되는 전자빔이 퍼넬의 외측에 장착된 편향요크에 의해 편향되고, 이 편향된 전자빔에 의해 페이스플레이트의 유효영역 내면에 설치된 대략 장방형상의 형광체 스크린이 수평 및 수직으로 주사되어, 화상이 그 스크린에 표시된다. 특히, 칼라수상관에서는 패널의 유효영역의 내면에 설치된 형광체 스크린이 청, 녹, 적으로 발광하는 3색 형광체층으로 구성되고, 단일 전자빔을 발생하는 전자총에 대신하여 3전자빔을 방출하는 전자총구체가 퍼넬의 넥에 설치되어 있다. 이 전자총구체에서 방출되는 3전자빔이 편향요크에 의해 편향되고, 또한 섀도우마스크에서 선별되어 대응하는 형광체층을 향한다. 이 전자빔에서 형광체 스크린이 수평 및 수직으로 주사됨으로써 칼라화상이 스크린 상에 표시된다.

이러한 음극선관은 화상이 보기 쉽다는 점에서 패널의 유효영역 및 형광체 스크린을 평탄하게 하는 것이 바람직하다. 이 패널의 평탄화에 대하여 이미 수많은 검토가 이루어지고 있지만, 종래의 기술에서는 유리로 이루어지는 진공외관용기의 강도, 또한 칼라수상관에서는 평탄한 섀도우마스크의 가공성, 평탄한 섀도우마스크 상에서의 진동 등의 문제가 크고, 평탄도를 높여 화상의 시인성을 향상시키고 화상특성을 양호하게 하는 것 및 패널마스크의 기계적 특성을 유지하는 것을 양립시키는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

일본 특개평 7-99030호 공보에는 패널의 유효영역의 내외면을 평면으로 한 칼라수상관이 개시되어 있다. 그러나, 패널의 유효영역이 평면으로 형성되면, 진공외관용기의 강도를 보상하기 위해서 종래 이용되고 있는 보강밴드에 의해 패널의 측벽부를 조여 진공외관용기의 강도를 확보할 수 없게 된다. 즉, 유효영역의 적어도 내면의 중앙이 외면방향으로 돌출한 볼록곡면으로 이루어지는 패널에서는 측벽부를 보강밴드에 의해 조여붙임으로써, 유효영역 내면의 볼록곡면을 유지하고, 대기압에 의해 유효영역의 중앙부가 오목하게 되는 왜곡을 보상할 수 있다. 그러나, 유효영역의 내면이 평면인 패널에서는 중앙부가 오목하기 때문에 보상작용을 얻을 수 없는 문제가 있다. 그 때문에 이러한 패널은 유효영역의 외면에 안전패널 등을 붙일 필요가 있고, 패널이 두껍게 되거나 비용상승을 초래할 우려가 있다. 특히, 패널이 두껍게 되는 것은 후술하는 바와 같이 패널유리에서 광선의 굴절에 의해 화면 주변부에서 화상이 부상하는 현상을 발생시키고, 평탄도의 시인성이 악화된다. 또한 패널의 유효영역의 내면에 대응하여 섀도우마스크의 유효면도 평면화할 필요가 있지만, 곡면형상의 섀도우마스크에 비해 평면화된 섀도우마스크는 그 가공성이 악화하고, 또 비용이 상승하는 문제가 있다.

또, 일본 특개평 6-36710호 공보에는 상기 패널 유리의 굴절에 의한 주변부의 화상의 부상현상을 해결하는 방법으로서 패널의 유효영역이 오목렌즈구조로 형성되어, 화면주변부에 있어서 화상의 부상을 보상하는 구조로 한 음극선관이 개시되어 있다.

그러나, 유효면이 곡면으로 형성되는 섀도우마스크를 적용할 수 있는 한도까지 패널의 유효영역의 내면이 곡면으로 된 패널에 대하여, 상기와 같이 오목렌즈구조를 채용하면, 그 유효영역의 주변부의 두께가 너무 두껍게 되고, 주변부에서의 투과율이 악화하고, 관축에서 떨어진 시점에 대한 평탄도의 시인성이 급격하게 악화하는 문제가 있다.

또, 일본 특개평 6-44926호 공보에는 외면이 대략 평면, 내면이 수평 및 수직방향에 어떤 곡률을 갖는 곡면으로 이루어지는 패널의 외면에 투명수지층을 통하여 안전패널이 붙여진 음극선관이 개시되어 있다.

이러한 구조를 갖는 음극선관에서는 진공외관용기의 강도를 보상하는 것은 가능하다. 그러나, 주변부에서 투과율이 악화하고, 관축에서 떨어진 시점에 대한 평탄도의 시인성이 악화하는 문제는 해결되지 않는다.

또, 일본 특개평 9-245685호 공보에는 외면이 대략 평면, 내면이 수평방향으로 곡면으로 이루어지는 원통형상을 한 음극선관이, 또 일본 특개평 10-64451호 공보에는 수평방향의 곡률반경을 무한대로 하고, 수직방향의 곡률반경을 일정 곡면으로 한 칼라수상관이 개시되어 있다. 특히 일본 특개평 10-64451호 공보에는 패널유리에서 광선이 굴절되는 것을 원인으로 하는 화상의 부상을 고려하여 패널의 유효영역의 주변부의 두께를 중앙의 1.2∼1.3배 정도로 하는 칼라수상관이 개시되어 있다. 그러나, 실제로는 상기 정도의 두께차로는 보강 밴드에 의한 진공외관용기의 강도를 충분히 얻을 수 없고, 비용을 억제한 음극선관의 실현이 어려운 문제가 있다. 또, 이들 공보의 음극선관은 패널의 유효영역 내면의 중앙에 대한 대각선단부의 갭 양(관축방향거리)만을 고려한 평탄도의 시인성밖에 언급되어 있지 않고, 유효영역 내면을 원통형상으로 하였기 때문에 생긴 평탄도의 시인성에 대해서는 고려되고 있지 않다.

또, 일본 실공평 7-29566호 공보에는 도 7에 도시한 바와 같이 패널(1)의 두께가 동일한 점을 연결하는 선(2)(동일한 두께선)이 화면 전체 안에서 폐루프가 되도록 하여 화상의 일그러짐을 억제하는 음극선관이 나타나 있다.

그러나, 이렇게 구성하면, 패널(1)의 수평축단부(X축단부), 수직축단부(Y축단부), 대각축단부(D축단부)의 두께가 동일하게 되어, 패널(1)에 있어서 광선이 굴절하는 것에 의한 일그러짐을 억제하는 효과가 작아진다. 또, 패널(1)에는 대각축단부 근방에 봉오리가 생겨, 시점을 움직인 때 용이하게 봉오리가 시인되는 문제가 있다. 또한 칼라수상관의 경우, 섀도우마스크의 유효면을 패널(1)의 내면에 유사한 형상으로 성형할 때에, 등두께선의 주변, 즉 수평 및 수직축단부 근방의 평탄한 영역에서 곡면을 유지하는 강도가 약해지는 등의 문제가 생긴다. 그 때문에, 이러한 칼라수상관은 실용화가 곤란하게 된다.

상기와 같이 음극선관은 화상이 보기 쉽다는 점에서 패널의 유효영역의 내면 및 형광체 스크린을 평탄하게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 패널의 유효영역의 내면이나 형광체 스크린을 평탕하게 하면, 유리로 이루어지는 진공외관용기의 강도가 충분하지 않은 문제가 있다. 또, 패널유리에 있어서 광선의 굴절률에 의해 화면주변부의 화상이 부상하는 현상이 생기고, 평탄도의 시인성이 악화되는 문제가 있다. 또한, 칼라수상관에서는 섀도우마스크의 가공성도 악화되는 문제가 있다.

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 특히 패널의 유효영역에서의 화상의 평탄도를 높이고 시인성을 향상시키며 또한 색선별전극(섀도우마스크)의 가공성을 향상시킨 음극선관에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태에 관한 칼라수상관의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도,

도 2는 패널의 유효영역에 있어서 광선의 굴절에 의해 생기는 화상의 일그러짐을 설명하기 위한 도면,

도 3a는 패널의 유효영역의 내면이 단일 구면으로 이루어지는 경우에 있어서 유효영역의 중심을 중심으로 하는 동심원 패턴의 굴절에 의한 일그러짐을 설명하기 위한 도면,

도 3b는 유효영역의 중심을 중심으로 하는 동심 장방형상 패턴의 굴절에 의한 일그러짐을 설명하기 위한 도면,

도 4는 유효영역의 중심을 중심으로 하는 장방형상 패턴상의 각 점의 두께를 일정하게 한 내면형상에 대각단부에서 2㎜보다 작은 웨지를 갖는 구면성분을 부가한 패널의 설명도,

도 5a는 도 4에 도시한 패널에서의 유효영역의 중심을 중심으로 하는 동심원 패턴의 굴절에 의한 일그러짐을 설명하기 위한 도면,

도 5b는 유효영역의 중심을 중심으로 하는 동심 장방형상 패턴의 굴절에 의한 일그러짐을 설명하기 위한 도면,

도 6은 대각크기가 18인치의 칼라수상관의 패널의 유효영역 내면의 중심에 대한 각부의 갭 양을 등고선으로 나타낸 도면, 및

도 7은 종래 개량된 패널의 형상을 나타내는 도면이다.

본 발명의 목적은 외면이 평면으로 이루어지는 패널의 내면을 적절한 곡면으로 함으로써 진공외관용기의 강도를 확보하고, 또한 패널유리에서 광선이 굴절하는 것에 의한 평탄도의 시인성의 악화를 억제하고, 칼라수상관에서 색선별전극(섀도우마스크)의 가공성을 향상시킬 수 있는 음극선관을 제공하는 데에 있다.

(1)외면이 평면, 내면의 중앙이 외면방향으로 돌출한 볼록곡면으로 이루어지는 패널을 갖고, 상기 패널의 내면에 수평방향을 “M”, 수직방향을 “N”으로 하는 애스팩트비가 M:N인 대략 장방형상의 형광체 스크린이 형성되어 이루어지는 음극선관에 있어서, 패널의 내면을 이 내면의 중심에서 거리(r)의 위치에서의 형광체 스크린의 수평축상, 수직축상 및 대각축상에서의 내면의 중심에 대한 갭 양(관축에 따른 차)을 각각 △H(r), △V(r), △D(r)로 하였을 때,

을 만족하는 곡면으로 형성된다.

(2)(1)의 음극선관에 있어서, 패널의 형광체 스크린의 대각축에서의 갭 양 △D(r)이 최대 갭 양 △D(rMax)인 때, 상기 갭 양 △D(rMax)은 5㎜∼20㎜의 범위에서 정해진다.

(3)외면이 평면, 내면의 중앙이 외면방향으로 돌출한 볼록곡면으로 이루어지는 패널을 갖고, 상기 패널의 내면에 수평방향을 “M”, 수직방향을 “N”으로 하는 애스팩트비가 (M:N의 거의 장방형상의 복수색의 형광체층으로 이루어지는 형광체 스크린이 형성되고, 상기 형광체 스크린에 대향하여 중앙이 형광체 스크린방향으로 돌출한 볼록곡면으로 이루어지고, 상기 볼록곡면이 수평방향을 “M”, 수직방향을 “N”으로 하는 애스팩트비가 M:N인 대략 장방형상의 색선별전극이 배치되고, 상기 색선별전극에 의해 전자총에서 방출되는 복수의 빔을 선별하여 형광체 스크린상에 칼라화상을 표시하는 음극선관에 있어서, 색선별전극의 볼록곡면을 상기 볼록곡면의 중심에서 거리(r)의 위치에서의 색선별전극의 수평축상, 수직축상 및 대각축상에서의 볼록곡면의 중심에 대한 갭 양을 각각 △HM(r)· △V(r), △DH(r)로 하였을 때,

을 만족하는 곡면으로 형성된다.

(4)(3)의 음극선관에 있어서, 색선별전극의 대각축상에서의 갭 양 △DM(r)이 최대 갭 양 △DM(rMax)인 때, 상기 최대 갭 양 △DM(rMax)은 5㎜∼20㎜의 범위에서 정해진다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시에 관한 칼라수상관에 대하여 설명한다.

도 1에는 본 발명의 한 실시예에 관한 칼라수상관이 나타나 있다. 이 칼라수상관은 유효영역(10)의 주변부에 스커트부(11)가 설치된 거의 장방형상의 패널(12)과, 원뿔형의 퍼넬(13)로 이루어지는 진공외관용기를 갖고 있다. 이 퍼넬(12)의 유효영역(10)의 내면에는 청, 녹, 적으로 발광하는 3색 형광체층으로 이루어지는 형광체 스크린(14)이 형성되고, 이 형광체 스크린(14)에 대하여 소정 간격 떨어져서 그 내측에 형광체 스크린(14)에 대향하는 유효면(15)에 다수의 전자빔 통과구멍이 설치된 색선별 전극으로서의 섀도우마스크(16)가 배치되어 있다. 한편, 퍼넬(13)의 넥(17) 내에 3전자빔(18B, 18G, 18R)을 방출하는 전자총(19)이 배치되어 있다. 그리고 전자총(19)에서 방출되는 3전자빔(18B, 18G, 18R)은 퍼넬(13)의 외측에 장착된 편향요크(20)에 의해 편향되고, 섀도우마스크(16)를 통과하여 형광체 스크린(14)을 향하고, 이 형광스크린(14)이 전자빔(18B, 18G, 18R)에 의해 수평 및 수직으로 주사됨으로써 형광스크린(14) 상에 칼라화상이 표시된다.

패널(12)은 외면이 평탄한 평면인 유효영역(10)을 갖고, 이 유효영역(10)의 내면은 그 중앙이 외면방향으로 돌출된 볼록곡면으로 형성되어 있다. 형광체 스크린(14)은 이 볼록곡면으로 이루어지는 내면의 수평방향(X축방향)의 길이를 M으로 하고, 수직방향(Y축방향)의 길이를 N으로 하면, 애스팩트비가 M:N인 거의 장방형상으로 형성되어진다. 또, 이 형광체 스크린(14)과 대향하는 섀도우마스크(16)는 상기 패널(12)의 유효영역(10)의 내면형상에 대응하는 유효면(15)으로서, 그 중앙이 형광체 스크린(14)방향으로 돌출한 볼록곡면으로 형성되어 있는 유효면(15)을 갖고, 이 유효면(15)의 수평방향의 거리를 “M”, 수직방향의 거리를 “N”으로 하면, 애스팩트비가 M:N인 대략 장방형상으로 형성되어 있다.

이 실시예에 있어서는 패널(12)의 유효영역(10)의 볼록곡면으로 이루어지는 내면은, 이 내면의 중앙에서 거리(r)의 어느 위치에서 상기 형광체 스크린(14)의 수평축상, 수직축상 및 대각축상에서의 중앙에 대한 갭 양(관축(Z)에 따른 중앙과 중앙에서 거리(r)의 어느 위치에서 거리 차)을 각각 △H(r)· △V(r), △D(r)로 하였을 때, 이 곡면은

를 만족하는 곡면으로 형성되어 있다. 또한, 형광체 스크린(14)의 대각축단부에서의 갭 양 △D(r)이 최대 갭 양 △D(rMax)인 때, 이 최대 갭 양 △D(rMax)는

△D(rMax)=5㎜∼20㎜의 범위에서 정해져 있다.

또, 섀도우마스크(16)의 볼록곡면으로 이루어지는 유효면(15)은 이 유효면(15)의 중앙에서 거리(r)의 어느 위치에서의 수평축상, 수직축상 및 대각축상에서의 중앙에 대한 갭 양(관축(Z)에 따른 중앙 및 그 중앙에서 거리(r)의 어느 위치 사이의 거리 차)를 각각 △HM(r)· △VM(r), △DM(r)로 하였을 때, 이 유효면(15)은,

을 만족하는 곡면으로 형성되어 있다. 또한, 이 유효면(15)의 대각축상에서의 갭 양 △DM(r)이 최대 갭 양 △D(rMax)인 때, 이 최대 갭 양 △DM(rMax)는

△D(rMax)=5㎜∼20㎜의 범위에서 정해져 있다.

패널(12) 및 섀도우마스크(16)가 이러한 곡면을 갖으면, 형광체 스크린(14)상에 그려지는 화상의 평탄도의 시인성을 양호하게 할 수 있고, 또한 진공외관용기의 강도 및 섀도우마스크(16)의 가공성을 향상시켜 충분한 강도를 부여할 수 있다.

이하, 패널(12) 및 섀도우마스크(16)가 이러한 곡면을 갖는 것이 바람직한 이유에 대해서 설명한다.

일반적으로, 화상의 평탄도의 시인성은 반사상(反射像)에 생기는 일그러짐과 형광체 스크린상에 형성되는 상(像)에 생기는 일그러짐에 의존된다. 그 반사상에는 패널의 유효영역 외면에서 반사되는 반사상과, 그 내면에서 반사되는 반사상이 있다. 일반적으로 반사상의 일그러짐에 대해서는 내면으로부터 반사되는 광선의 강도가 작기 때문에, 외면에서 반사되는 광선에 의해 생기는 반사상에 대해서 고찰하면 충분하게 된다. 그 외면이 곡면으로 이루어지는 음극선관에서는 외면에서의 반사상이 일그러지기 때문에 상의 평탄도가 악화되었다고 시인된다. 이 외면에서의 반사상의 일그러짐을 경감하기 위해서는 외면의 곡률반경을 크게 하면 좋고, 평탄한 평면으로 함으로써 평탄도의 시인성의 악화를 없앨 수 있다.

한편, 형광체 스크린에서 생기는 상의 일그러짐은 패널의 유효영역에서 광선이 굴절됨으로써 생기고, 형광체 스크린상에 그려지는 화상을 보는 시점에 의존하여 변화된다. 시점을 정한 경우에는 굴절을 원인으로 하는 일그러짐을 생기게 하지 않는 곡면이 존재한다. 그러나, 일반적으로 화상을 보는 시점은 일정하지 않기 때문에, 특히 관축에서 좌우로 떨어진 시점, 즉 경사방향에서 화상을 보는 경우는 관축에 대하여 대칭인 곡면에서 일그러짐이 해결되지 않는다.

상기 굴절에 의한 화상의 일그러짐을 설명하기 위해서 중심이 관축상에서 동시에 관면에 평행한 양안(兩眼)에 의한 시점의 경우, 즉 도 2에 도시한 바와 같이 패널(12)의 유효영역(10)의 외면이 평탄한 평면, 내면이 패널(12)의 중심에서 거리(r)의 위치에서 두께가 t(r)을 갖는 곡면으로 형성되고, 그 거리(r)의 내면상의 점(A)에서의 형광체 스크린(도시하지 않음)이 발광되고, 이 발광이 패널(12)의 유효영역(10) 외면에서 떨어진 관축(Z)상에 중심이 위치하고, 관면의 수평축(H축)에 대하여 평향한 양안 시점(BL, BR)에서 관찰되는 경우에 대하여 설명한다.

도 2에 있어서, 광점(A)에서 생기는 광선은 패널(12)을 통과하여 시점(BL, BR)을 향하게 되게 되지만, 광선은 패널(12)의 외면에서 굴절작용을 받기 때문에 광점(GL, GR)을 통과하여 시점(BL, BR)을 향하게 된다. 따라서, 시점(BL, BR)으로부터는 광점(A)은 위쪽으로 이동되고(부상하고), 점(C)에 있는 것처럼 보이게 된다. 바꿔 말하면, 광점(A)의 허상점이 패널(12)의 내면과 외면과의 사이의 위치(C)에 생기게 된다.

여기에서 패널 내면 중심의 부상 위치의 외면에서의 거리를 “tR”로 하고, 유효영역(10)의 외면에서 관축(Z)에 따른 거리(tR) 내측에 위치하는 평탄한 비교면(22)을 가정하고, 이 비교면(22) 상에 있어서 화상의 시인성을 고려하면 다음과 같이 된다.

비교면(22) 상에서는 광점(A)이 어긋난 양(△r)만큼 어긋나 허상점(C)이 보이게 되고, 이 허상점은 비교면(22)에서의 관축방향에 따른 어긋난 양(△t)만큼 아래에 생기게 된다. 어긋난 양(△r)은 패널(12)의 중앙에서 멀어지는 방향을 양으로 하고, 어긋난 양(△t)은 시점(BL, BR)방향을 양으로 정하고 있다. 비교면(22)은 패널(12)에서 광선 굴절이 생기지 않는다고 한 가상의 평면을 의미하고, 이 비교면(22)에서의 어긋난 양(△r, △t)이 작을수록 패널(12)에서의 굴절에 의한 일그러짐은 작아진다.

상기 시점에서 평판 패널, 즉

t(r)=t(0)

인 두께 일정의 패널을 본 경우, 대기의 굴절률(na) 및 패널의 굴절률(ng)는 통상

ng≒1.5, na≒1.0

이고, 형광체 스크린의 대각크기가 16∼20인치정도, 패널의 유효영역의 두께(t(r))가 10∼12㎜, 유효영역의 외면에서 시점까지의 거리(L)가 300∼600㎜, 양안(BL, BR)의 간격(es)이 60∼70㎜인 경우를 상정하면, 대각단부에서 어긋난 양(△r, △t)은 대략 0.5∼1.0㎜가 된다. 또, 상기 시점에서 본 경우의 굴절에 의한 일그러짐을 없애기 위해서는 패널 내면을 유효영역의 내면의 중심에 대한 대각단부의 갭 양이 0.7∼1.0㎜, V단의 갭이 0.1∼0.5㎜, H단의 갭이 0.5∼0.8 정도의 대략 구면으로 하면 좋다. 즉, 패널 내면을 상술한 바와 같은 형상으로 하여 패널의 굴절에 의한 화상의 일그러짐은 거의 해결할 수 있다.

그러나, 일반적으로 시점은 관축에서 좌우로 떨어진 위치가 되기 쉽기 때문에, 상기 단일 구면에서는 주변부가 부상하고 오목면형상으로 보이게 된다. 또, 진공외관용기나 섀도우마스크의 강도가 낮아지고, 특히 섀도우마스크에 대해서는 유효면을 소정의 곡면으로 성형하는 것이 곤란해진다.

이것을 해결하기 위해서는 일그러짐을 최저한으로 억제하고 주변부의 두께(t(r))을 두껍게 하는 것을 고려하지 않으면 안된다.

해석 결과, 주변부의 두께(t(r))를 두껍게 하여도 어느 특정 화상패턴에 대해서는 굴절에 의해 화상패턴이 축소 또는 이동하지만, 화상패턴의 형상 자체를 변화시키지 않는 내면형상을 이론적으로 이끌어, 실용성이 있는 패널형상 및 섀도우마스크형상을 설계하기에 이르고 있다.

하기에서 그 이론적인 설명을 한다.

유효영역의 외면을 평탄한 평면으로 하고, 내면의 중심에 대한 대각단부의 갭 양을 10∼15㎜로 한 단일 구면으로 이루어지는 패널에 있어서, 관축상의 시점에서 본 경우의 굴절에 의한 일그러짐이 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다. 도 3a에는 유효영역의 중심(O)을 중심으로서 동심원형상 패턴의 일그러짐이 나타나고, 도 3b에는 유효영역의 중심(O)을 중심으로 하는 동심 장방형상 패턴의 일그러짐이 나타나 있다. 여기에서 파선(24)은 일그러짐이 없는 패턴을 나타낸다.

굴절에 의한 어긋난 양(△r)은 화살표(25)로 나타내는 음방향(중심방향)이 된다. 유효영역의 중심(O)을 중심으로 하는 동심원형상 패턴에서 그 동일 원상의 점에서는 두께(t(r)) 및 시각(θ)이 동일하기 때문에 어긋난 양(△r)이 동일하다. 대각축(D축), 수평축(H축), 수직축(V축)상의 점에서의 어긋난 양(△r)을 각각 △rD, △rH, △rV로 하면,

가 되고, 화상패턴(26)은 실선으로 나타내는 바와 같이 축소는 하지만, 패턴형상은 변화하지 않는다. 그러나, 유효영역의 중심을 중심으로 하는 동심 장방형상 패턴에서는 파선으로 나타내는 패턴(24)의 대각까지의 거리를 “r”로 하면, 유효영역의 중심에서 이 패턴(24)의 수평축상의 점까지의 거리는

이 되고, 수직축상의 점까지의 거리는

가 되고, 그것에 대응하여 패턴(24)의 대각, 수평축, 수직축의 점에서의 두께(t(r))가 작아지기 때문에,

가 되고, 화상패턴(26)은 실선으로 나타내는 바와 같이 축소하고, 또한 배럴형으로 일그러지게 된다.

그래서, 패널의 유효영역의 외면을 평탄한 평면으로 하고, 내면을 도 4에 도시한 바와 같이 유효영역의 중심에서 거리(r)의 대각축상의 점, 수평축상의 수학식 19의 점, 수직축상의 수학식 20의 점을 잇는 장방형상의 패턴(24)상의 각점의두께(t(r))를 일정하게 하고, 그 대각축방향의 두께(t(r))가 r²에 비례하여 증가(대략 균일한 곡률)하는 곡면에 상술한 형광체 스크린상의 각점의 시각(θ)의 차이에 의한 일그러짐을 억제하는 곡면(대각단부에서 약 2㎜보다 작게 하여 패널의 두께가 두껍게 되는 단일 구면)을 합친 곡면(28)으로 하면, 도 5b에 도시한 바와 같이 장방형상 패턴(24)에 대해서는 굴절에 의해 화상패턴(26)은 축소되지만, 그 화상패턴(26)은 일그러짐이 없는 패턴이 된다. 그러나, 도 5a에 도시한 바와 같이 유효영역의 중심(O)을 중심으로 하는 동심원형상의 패턴(24)에 대해서는 그 패턴(24)상의 각점에서 두께(t(r))가 위치에 따라 다르기 때문에 화상패턴(26)은 축소하고, 또한 대각축상에 돌출부를 갖는 패턴으로 일그러지게 된다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같은 패널형상에서는 장방형상 화상패턴의 일그러짐을 억제할 수 있는 반면, 동심원형상 패턴의 일그러짐은 현저하게 된다. 실제 사용환경에서는 빈번히 장방형상 회상패턴이 이용되지만, 화면 등의 표시에서는 동심원형상의 화상패턴도 무시할 수 없다. 실용적으로는 도 4에 도시한 패널형상에 조금 더 구면성분을 부가하여 단일 구면과 도 4에 도시한 곡면의 중간형상이 되는 내면형상으로 하는 것이 바람직하다. 특히, 성형타입의 섀도우마스크를 갖는 칼라수상관에서는 섀도우마스크를 도 4에 도시한 패널형상에 유사한 형상으로 성형하면, 수평 및 수직축단부에 평탄한 영역이 생겨, 섀도우마스크의 곡면을 유지하는 강도가 악화된다. 그러나, 상기 구면성분을 부가하여 수평 및 수직축단부에서의 평탄을 완화할 수 있다. 따라서, 구면성분의 부가는 섀도우마스크의 곡면을 유지하는 강도를 향상시키는 데 중요하다.

구체적으로는 패널의 유효영역의 내면에 수평방향 거리를 “M”, 수직방향 거리를 “N”으로 하는 애스팩트비가 M:N인 장방형상 형광체 스크린이 형성되는 경우, 그 내면의 중심에서 거리(r)의 수평축, 수직축 및 대각축상의 점에서 내면의 중심에 대한 갭 양 △H(r)· △V(r), △D(r)을, 하기 수학식 22, 수학식 23을 만족하는 내면형상으로 하면 좋다.

단,

또한,

로 한 경우에는, 동심원형상의 화상패턴의 일그러짐이 커질 뿐만 아니라, 장방형상 화상패턴에 대해서도 시각차에 따른 핀쿠션형의 일그러짐이 생기고, 또한대각축상의 봉오리가 예각이 되기 때문에, 시점이 관축에서 떨어진 경우에 용이하게 봉오리가 시인되게 되어 바람직하지 않다. 또, 수평 및 수직축단부가 극단으로 평탄하게 되기 때문에, 칼라수상관에서는 섀도우마스크의 곡면을 유지하는 강도가 저하되고, 실용상 곤란하게 된다.

이러한 내면 형상의 패널에 대하여 상술한 내면형상이 단일 구면으로 이루어지는 패널에서는

이며, 상술한 바와 같이 장방형상의 화상패턴의 일그러짐이 커진다.

즉, 패널의 유효영역의 내면형상을 상기 수학식 22, 수학식 23에서 규정되는 곡면으로 하고, 또한 대각축단부(r=rMax)에서의 갭 양 △D(rMax)를 5㎜∼20㎜로 함으로써, 이 대각축단부에서의 갭 양을 수평축단부, 수직축단부에서의 갭 양과 같게 하는 다른 곡면보다도 평탄도의 시인성이 우수한 패널로 할 수 있다.

또한, 패널의 유효영역의 중심에서 대각축방향 거리(r)와 두께(t(r))의 관계에 대해서는 시점이 관축에서 좌우로 떨어진 위치가 되는 경우가 많은 것을 고려하고, t(r)이 r²에 비례하여 증가하는 거의 균일한 곡률로 하면 좋다.

또, 패널의 유효영역의 내면형상을 상기 곡면으로 하면, 섀도우마스크의 설계에 관해서도 바람직하다. 즉, 유효영역의 내면을 상기 수학식 22, 수학식 23에서 규정되는 곡면으로 하면, 대각축단부에서의 갭 양 △D(rMax)를 동일하게 한 경우, 수평축단부, 수직축단부에서의 갭 양 △H(rMax), △V(rMax)를 각각 단일 구면으로 이루어지는 패널의 그것보다도 크게 할 수 있다. 그에 의해 유효영역의 내면형상에 대응한 형상으로 형성되는 섀도우마스크의 유효면의 수평축, 수직축방향의 곡률을 크게 할 수 있어, 섀도우마스크의 유효면의 성형에 필요한 신장률이나 인장강도, 또한 전자빔의 충돌에 따라 생기는 유효면의 열변형 등을 완화할 수 있다.

이하, 대각크기가 18인치의 칼라수상관에 대하여 실시한 상기 패널의 유효영역의 내면 및 섀도우마스크의 유효면의 곡면형상의 구체예를 실시예에 의해 설명한다.

(실시예)

도 6에 대각크기가 18인치 칼라수상관의 패널의 유효영역 내면의 중심에 대한 각 부분의 갭 양을 등고선으로, 또 표 1에서 그 등고선으로 나타낸 각 영역(z1∼z10)의 갭 양을 나타낸다. 또, 표 2-1, 표 2-2에서는 수평 및 수직좌표에 따른 각 부분의 갭 양을, 표 3-1, 표 3-2에서는 그 각 부분의 수평방향의 곡률반경(Rx)을, 표 4-1, 표 4-2에서는 수직방향의 곡률반경(Ry)을 나타낸다.

영역	갭 양(㎜)
z1	0∼1
z2	1∼2
z3	2∼3
z4	3∼4
z5	4∼5
z6	5∼6
z7	6∼7
z8	7∼8
z9	8∼9
z10	9∼10

상기 도 6 및 표 2-1, 표 2-2, 표 3-1, 표 3-2의 값은 유효영역의 내면의 중심에 대한 갭 양을 Z로 하고,

에서 부여한 것이다. 여기에서 i, j는 정수 0∼2, a는 표 5에 나타난 계수이다.

또, 수평, 수직방향의 곡률반경(Rx, Ry)은

에서 구한 것이다.

이렇게 유효영역의 내면형상을 정하면, 표 2에 도시한 바와 같이 어긋난 양△D(rMax), △H(rMax), △V(rMax)에 대응하는 대각축단부, 수평축단부 및 수직축단부에서의 갭 양 ZD(r=228㎜), ZH(r=180㎜), ZV(r=140㎜)는 각각 약 10.4㎜, 7.2㎜, 6.7㎜가 된다.

또, 상기와 같이 유효영역의 내면형상을 정하면, 이 내면형상에 대응하여 정해지는 섀도우마스크의 유효면은 성형시에 수평 및 수직방향의 연장을 충분히 취할 수 있다. 또, 수평 및 수직방향의 어느 한쪽의 곡률반경을 2000㎜정도로 작게 하고, 인장강도나 전자빔의 충돌에 의한 열변형을 완화할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 칼라수상관에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 칼라수상관 이외의 음극선관에도 적용할 수 있다.

상술과 같이, 패널의 외면을 평면으로 하고, 내면의 중심에 대한 갭 양을 규정하면, 진공외관용기의 강도를 확보하고, 그 내면에 형성되는 형광체 스크린상에 표시되는 화상의 평탄도의 시인성을 양호하게 할 수 있다. 또한, 칼라수상관에 대해서는 섀도우마스크의 가공성을 향상시키고 강도의 저하를 피할 수 있다.

Claims (4)

1. 외면이 평면, 내면의 중앙이 상기 외면방향으로 돌출한 볼록곡면으로 이루어지는 패널을 갖고, 상기 패널의 내면에 수평방향의 거리를 “M”, 수직방향의 거리를 “N”으로 하는 애스팩트비가 M:N인 장방형상의 형광체 스크린이 형성되어 이루어지는 음극선관에 있어서,

   상기 패널의 내면이 상기 패널의 내면의 중심에서 거리(r)의 위치에서의 형광체 스크린의 수평축상, 수직축상 및 대각축상에서의 상기 내면의 중심에 대한 갭 양을 각각 △H(r), △V(r), △D(r)로 하였을 때,

   (수학식 1)

   (수학식 2)

   을 만족하는 곡면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관.
2. 제 1 항에 있어서,

   패널의 형광체 스크린의 대각축에서의 갭 양 △D(r)을 최대 갭 양 △D(rMax)로 하였을 때, 상기 최대 갭 양 △D(rMax)가 5㎜∼20㎜의 범위내에서 정해지는 것을 특징으로 하는 음극선관.
3. 외면이 평면, 내면의 중앙이 상기 외면방향으로 돌출한 볼록곡면으로 이루어지는 패널을 갖고, 상기 패널의 내면에 수평방향의 거리를 “M”, 수직방향의 거리를 “N”으로 하는 애스팩트비가 M:N인 장방형상의 복수색의 형광체층으로 이루어지는 형광체 스크린이 형성되고, 상기 형광체 스크린에 대향하여 중앙이 상기 패널방향으로 돌출한 볼록곡면으로 이루어지고, 상기 볼록곡면이 수평방향의 거리를 “M”, 수직방향의 거리를 “N”으로 하는 애스팩트비가 M:N인 장방형상의 색선별전극이 배치되고, 상기 색선별전극에 의해 전자총에서 방출되는 복수의 빔을 선별하여 상기 형광체 스크린상에 칼라화상을 표시하는 음극선관에 있어서,

   상기 색선별전극의 볼록곡면이 상기 볼록곡면의 중심에서 거리(r)의 위치에서의 상기 색선별전극의 수평축상, 수직축상 및 대각축상에서의 상기 볼록곡면의 중심에 대한 갭 양을 각각 △HM(r)· △VM(r), △DM(r)로 하였을 때,

   (수학식 3)

   (수학식 4)

   을 만족하는 곡면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관.
4. 제 3 항에 있어서,

   색선별전극의 대각축상에서의 갭 양 △DM(r)을 최대 갭 양 △DM(rMax)로 하였을 때, 상기 최대 갭 양 △DM(rMax)이 5㎜∼20㎜의 범위에서 정해지는 것을 특징으로 하는 음극선관.