KR100337870B1 - 이중섀도우마스크를구비한컬러음극선관장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 섀도우 마스크를 구비하는 컬러 음극선관 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 전자총(21)과, 형광체가 도포된 형광면(25)을 지니는 패널(24)과, 섀도우 마스크를 구비하는 컬러 음극선관 장치에 있어서, 상기 새도우 마스크는, 색선별 기능을 하도록 상기 패널(24)을 향하는 공간에 설치된 제 1 섀도우 마스크(23)와, 상기 제 1 새도우 마스크(23)와 상기 전자총(21) 사이에 배치되며, 상기 제 1 섀도우 마스크(23)를 통과하여 상기 형광면(25)에 도달하지 않는 대부분의 전자빔을 차단하여 흡수하는 제 2 섀도우 마스크(22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 컬러 음극선관은 섀도우 마스크의 열변형에 의한 도밍현상이 방지되므로 색순도가 향상되며, 그에 따라 제품의 품위가 향상되는 효과가 있다.

Description

이중 섀도우 마스크를 구비한 컬러 음극선관 장치

본 발명은 컬러 음극선관 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 섀도우 마스크가 이중으로 설치된 컬러 음극선관 장치에 관한 것이다.

컬러 음극선관에 설치된 전자총으로부터 조사되는 전자 비임은 음극선관의 작동중에 계속적으로 섀도우 마스크에 충돌한다. 이처럼 섀도우 마스크에 충돌한 전자 비임은 약 80 % 이상이 섀도우 마스크에 흡수되어 새도우 마스크 자체를 섭씨 80 내지 90 도로 가열하게 된다. 가열된 섀도우 마스크는 자체적으로 변형을 일으키게 되며, 최초의 위치로부터 이탈하게 된다. 따라서 전자총으로부터 조사된 전자 비임이 섀도우 마스크의 통공을 통해 형광면의 정위치로 유도될 수 없게되며, 그 결과로 음극선관의 색순도를 저하시키고 제품의 품위를 저해하게 된다.

이를 도면을 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 제 1 도에는 전자임을 조사하는 전자총(11), 전자 비임을 소정의 형광체에 도달할 수 있게 하는 섀도우 마스크(12) 및, 형광체가 도포된 형광면(13)이 도시되어 있다. 전자총(11)에서 발생하는 전자 비임에 의해 가열되어 변형되기 이전의 섀도우 마스크 위치는 부호 12 로 표시된 위치이며, 이때 전자총(11)으로부터 조사되는 전자 비임은 섀도우 마스크의 구멍들중 하나인 M1을 통해 소정의 형광체의 위치 범위인 P1 으로 정확히 도달하도록 설계된다. 구멍(M1)은 점(D1,D2)로 표시된 크기(직경)를 지니므로 전자임은 범위(P1)를 이탈하지 않고 소정의 형광체 위치에 정확하게 도달하게 되는 것이다. 그러나 섀도우 마스크가 가열되면 이것은 부호 12'로 표시된 위치로 변경되며, 따라서 전자 비임은 점(D3,D4)로 표시된 구멍(M2)을 통해 이탈된 범위인 P2 에 도달하게 된다.

이처럼 섀도우 마스크가 가열됨에 따라 위치가 변화되는 것을 도밍(doming)현상이라 하며, 이러한 도밍 현상을 방지하기 위한 개선책이 많이 제안되어 왔다. 그러한 개선 방안으로서는, 섀도우 마스크에 흡수되는 전자빔을 고효율로 반사시키는 막을 피복하는 방법, 열 방사 물질을 피복하여 섀도우 마스크의 복사 능력을 증가시키는 방법, 열 팽창율이 현저히 작은 재료(예를 들면 인바(Invar)와 같은 재료)를 사용하는 방법, 팽창율이 작은 재료를 전자총에 향하는 섀도우 마스크의 면에 피복하는 방법등이 있다. 그러나 열 팽창율이 현저히 적은 재료를 사용하는 방법 이외에는 별다른 효과를 발휘하지 못하고 있는 실정이며, 특히 이러한 방법에 사용되는 인바 재료는 가격이 매우 비싸다는 단점이 있다.

본 발명은 상기에서 설명한 바와 같은 섀도우 마스크의 도밍 현상에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이중 섀도우 마스크를 구비한 컬러 음극선관의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 전자총과, 형광체가 도포된 형광면을 지니는 패널과, 섀도우 마스크를 구비하는 컬러 음극선관 장치에 있어서, 상기 섀도우 마스크는, 색선별 기능을 하도록 상기 패널을 향하는 공간에 설치된 제 1 섀도우 마스크와, 상기 제 1 섀도우 마스크와 상기 전자총 사이에 배치되며, 상기 제 1 섀도우 마스크를 통과하여 상기 형광면에 도달하지 않는 대부분의 전자빔을 차단하여 흡수하는 제 2 섀도우 마스크를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 2 섀도우 마스크에 형성되는 다공성의 구멍의 크기는, 상기 제 2 섀도우 마스크에 열변형이 발생할지라토 전자총으로부터 조사되는 전자빔이 제 1 섀도우 마스크의 소정의 구멍을 통과할 수 있도록, 상기 제 1 섀도우 마스크에 형성되는 구멍의 크기보다 크다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 2 섀도우 마스크는 제 1 섀도우 마스크와 겹쳐진 상태에서 프레스에 의한 포밍(forming) 작업에 의해 제 1 섀도우 마스크의 스커트에 용접 고정된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 1 섀도우 마스크와 제 2 섀도우 마스크 사이에 간격 유지 수단이 배치된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 간격 유지 수단은 상기 섀도우 마스크들중 어느 하나의 전면에 걸쳐 일정 간격으로 스트립 형태 또는 격자 형태로 유기 또는 무기 접착제를 발라서 접촉면을 최소로 하여 부착한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 섀도우 마스크들의 대향면들중 적어도 일측에 알루미늄 또는 혹화안된 철의 막을 피복한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 2 섀도우 마스크의 구멍의 크기는 14 인치용 컬러 음극선관의 경우 제 1 섀도우 마스크의 구멍보다 약 25 내지 30 마이크로미터 더 크다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 2 섀도우 마스크의 구멍의 크기는 15 인치용 컬러 음극선관의 경우 제 1 섀도우 마스크의 구멍보다 약 30 내지 40 마이크로미터 더 크다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 1 섀도우 마스크의 재료는 알미늄 킬드(AK) 강이며, 상기 제 2 섀도우 마스크의 재료는 알미늄킬드(AK)강 또는인바(invar) 재료이다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.

제 2 도에는 본 발명에 따라서 이중의 섀도우 마스크를 구비한 컬러 음극선관이 부분적으로 도시되어 있다. 전자총(21)으로부터 조사된 전자빔은 정상적으로는 점(D9,D10)으로 표시된 제 1 섀도우 마스크(23)의 구멍(M5)를 통해 소정 형광체의 위치 범위인 P3에 도달되어야 한다.

본 발명에서는 제 1 섀도우 마스크(23)가 전자빔의 가격을 받아 가열되는 것을 방지하기 위하여 전자총(21)이 위치한 방향에 대하여 제 2 섀도우 마스크(22)를 더 설치한다. 제 2 섀도우 마스크(22)에는 점(D5,D6)로 표시된 구멍(M3)이 형성되어 있는데, 이것은 제 1 섀도우 마스크(23)에 형성된 구멍(M5)보다 크다. 제 2 섀도우 마스크(22)는 전자총(21)으로부터 조사되는 전자빔에 직접적으로 노출되어 있으므로 전자빔이 충돌하면 가열됨으로써 변형된다. 음극선관이 작동하여 제 2 새도우 마스크가 가열 변형되면 이것은 부호 22' 로 표시된 위치에 있게된다. 가열 변경전에 제 2 섀도우 마스크 구멍(M3)은 변경후에는 부호 M4 로 표시된 구멍이 된다. 전자 비임은 제 1 새도우 마스크의 구멍(M5)를 항상 통과하여야만 하므로, 상기에 언급된 바와 같이 제 2 새도우 마스크의 구멍(M3)이나 구멍(M4)은 전자빔이 제 1 새도우 마스크의 구멍(M5)를 통과하는 것을 방해하지 않을 정도로 커야한다. 제 2 마스크의 구멍의 직경은 제 1 마스크의 구멍의 직경보다 14 인치 음극선관의 경우 약 25 내지 30 마이크로미터가 더 큰 것이 바람직스러우며, 15 인치 음극선관의 경우 약 30 내지 40 마이크로미터가 더 큰 것이 바람직스럽다. 또한 제 1 마스크와 제 2 마스크가 서로 정렬되는 것의 여유를 고려하여 좀 더 크게 할 수도 있다. 제 2 새도우 마스크(22)는 제 1 새도우 마스크(23)의 스커트 부분에 고정되는 것이 바람직스러우며, 2 장의 새도우 마스크를 접합 고정시키는데 따라 다양한 실시예가 가능하다. 이에 대해서는 후술될 것이다.

상기와 같은 구조의 이중 새도우 마스크의 경우에는 제 1 섀도우 마스크가 본래의 기능인 색선별 기능을 수행하는 반면에, 전자총을 향해 배치된 제 2 섀도우 마스크는 전자빔이 형광면에 도달하는 것을 차단하지 않으면서 나머지 전자빔을 흡수하여 제 1 섀도우 마스크가 열변형하는 것을 방지하는 기능을 한다. 제 2 섀도우 마스크는 전자빔의 충격에 의해 섭씨 약 80 내지 90 도로 가열되며, 이 열에너지는 복사, 전도, 대류에 의해 주변 및 제 1 섀도우 마스크로 전열될 수 있다. 그러나 음극선관 내부는 고진공으로 유지되므로, 섀도우 마스크들 사이에서는 대류 및 전도에 의한 열 전달이 무시될 수 있는 수준이다.

본 발명에 따른 음극선관의 제 1 섀도우 마스크는 열에 의한 변형이 거의 일어나지 않게 되므로 가격이 저렴한 알루미늄 킬드(AK)강 재료를 사용하는 것이 바람직스러우며, 제 2 섀도우 마스크의 경우에는 알루미늄 킬드강이나 인바 재료를 사용할 수도 있으나, 가격의 측면에서 고려했을때 알루미늄 킬드강을 사용하는 것이 바람직스럽다.

본 발명에 따른 제 1 실시예로서, 제 1 섀도우 마스크와 제 2 섀도우 마스크를 상호 겹쳐놓은 상태에서 프레스에 의한 포밍(forming) 공정을 거침으로써 형성될 수 있다. 이러한 경우에는 섀도우 마스크 사이에 아무런 지지체가 없으며, 두 마스크 사이에는 공기층이 형성된다. 이러한 공기층은 이후 음극선관의 내부를 진공으로 할때 제거되며 따라서 단열층이 형성되므로 제 2 섀도우 마스크의 열이 제 1 섀도우 마스크로 대류 및 전도되는 것은 차단된다. 그러나 두 마스크 사이에 아무런 지지체가 없기때문에 프레스 작업을 할때 섀도우 마스크들 사이 구멍의 정렬이 다소 정상으로부터 벗어날 수 있다. 이 경우에는 제 2 섀도우 마스크의 구멍 사이즈에 좀더 여유를 두어 크게 하면 해소가 가능하다. 물론 구멍의 여유가 클수록 일부의 전자빔이 제 2 섀도우 마스크의 구멍을 통해 제 1 섀도우 마스크에 충돌하는 것을 회피할 수 없으나 이는 제 1 섀도우 마스크를 열변형시킬 수 있는 양이 무시할 수 있을 정도로 작다.

본 발명에 따른 제 2 실시예는 제 3 도를 참고로 설명하기로 한다. 제 3 도에 도시된 실시예에서 제 1 섀도우 마스크(31)와 제 2 섀도우 마스크(32) 사이에는 스페이서(34)가 삽입되어 있다. 스페이서(34)는 직경이 3 내지 200 마이크로미터인 구체일 수 있으며 유기 또는 무기 접착제(33)를 바르고 프레스 포밍후에 열처리를 통해 경화시킨다. 스페이서(34)를 사용하는 경우에는 섀도우 마스크 사이의 접착면을 통해 전도에 의한 열 전달이 일어날 수가 있는데, 열전달량을 최소로 하기 위해서 접착제를 바를때 제 1 섀도우 마스크 또는 제 2 섀도우 마스크의 한쪽면 전면에 일정 간격으로 스트립 형태 또는 격자 형태로 도포하여 접촉면을 최소화 할수록 유리하다. 또한 스페이서의 크기가 클수록 두장의 섀도우 마스크 사이의 간격은 멀어지는데, 이때 간격이 크면 클수록 접착제가 없는 부분의 마스크 사이 공간에서의전도에 의한 열 전달은 현격히 감소하므로 유리하다.

제 4 도에는 본 발명에 따른 제 3 실시예가 도시되어 있다. 이것은 제 1 섀도우 마스크(41)를 향하는 제 2 섀도우 마스크(42)에 열 방사막(43)을 형성하는 것이다. 두장의 섀도우 마스크 사이의 열 전달은 위에서 설명한 바와 같이 복사에 의해서도 발생하는데, 통상적으로 흑화된 섀도우 마스크에서 방출되는 열 방사량은 다음의 식으로 표시할 수 있다.

여기에서 Q 는 열량, ε 은 열 방사 계수, σ 는 스테판-볼쯔만 상수, T는 절대온도이다. 제 1 마스크와 제 2 마스크의 자체열은 외부로 빨리 방출시킬수록 유리하므로 두 마스크의 대향면 반대쪽의 면은 ε 을 크게 하는 것이 바람직스럽고, 또한 제 2 마스크의 열이 제 1 마스크로 전열되는 것을 방지할수록 유리하므로 두 마스크의 대향면쪽의 면은 ε 을 작게하는 것이 바람직스럽다. 위와 같은 식에서 열 방사계수 ε 은 흑화피막의 경우 약 0.74 이고 연마된 철 표면의 경우 약 0.14 내지 0.38 에 해당하므로 복사 전열량을 무시할 수가 없다. 따라서 두장의 섀도우 마스크중에서 하나의 마스크 표면에 ε 값이 작은 재료, 예를 들면 알루미늄 막(ε 값이 약 0.04) 또는 흑화되지 아니한 철 그대로의 상태로 열 방사막(43)을 만들면 열 복사에 의한 전열은 현격히 감소될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 컬러 음극선관은 섀도우 마스크의 열변형에 의한 도밍현상이 방지되므로 색순도가 향상되며, 그에 따라 제품의 품위가 향상되는 효과가 있다.

제 1 도는 종래 기술에 따른 컬러 음극선관 장치의 개략적인 상태도.

제 2 도는 본 발명에 다른 컬러 음극선관 장치의 개략적인 상태도.

제 3 도는 본 발명의 일 실시예에 따른 섀도우 마스크의 단면도.

제 4 도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 섀도우 마스크의 단면도.

* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *

11. 전자총 12.12'. 섀도우 마스크

13. 형광 14. 패널

21. 전자총 22,22'. 제 2 섀도우 마스크

23. 제 1 섀도우 마스크 24. 패널

25. 형광면 31. 제 1 섀도우 마스크

32. 제 2 섀도우 마스크 33. 접착제

34. 스페이서 43. 열 방사막

Claims (9)

1. 전자총(21)과, 형광체가 도포된 형광면(25)을 지니는 패널(24)과, 섀도우 마스크를 구비하는 컬러 음극선관 장치에 있어서, 상기 새도우 마스크는,

   색선별 기능을 하도록 상기 패널(24)을 향하는 공간에 설치된 제 1 섀도우 마스크(23)와,

   상기 제 1 새도우 마스크(23)와 상기 전자총(21) 사이에 배치되며, 상기 제 1 섀도우 마스크(23)를 통과하여 상기 형광면(25)에 도달하지 않는 대부분의 전자빔을 차단하여 흡수하는 제 2 섀도우 마스크(22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 새도우 마스크(22)에 형성되는 다공성의 구멍의 크기는, 상기 제 2 새도우 마스크(22)에 열변형이 발생할지라도 전자총(21)으로부터 조사되는 전자빔이 제 1 섀도우 마스크(23)의 소정의 구멍을 통과할 수 있도록, 상기 제 1 섀도우 마스크(23)에 형성되는 구멍의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 섀도우 마스크(22)는 제 1 섀도우 마스크(23)와 겹쳐진 상태에서 프레스에 의한 포밍(forming) 작업에 의해 제 1 새도우 마스크(23)의 스커트에 용접 고정되는 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관장치.
4. 제 1 항 있어서, 상기 제 1 섀도우 마스크(23)와 제 2 섀도우 마스크(22) 사이에 간격 유지 수단(34)이 배치되는 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 간격 유지 수단(34)은 상기 섀도우 마스크(22,23)들중 어느 하나의 전면에 걸쳐 일정 간격으로 스트립 형태 또는 격자 형태로 유기 또는 무기 접착제를 발라서 접촉면을 최소로 하여 부착한 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 섀도우 마스크(22,23)들의 대향면들중 적어도 일측에 알루미늄 또는 흑화안된 철의 재료로 열 방사막(43)을 피복하는 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관 장치.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 섀도우 마스크(22)의 구멍의 크기는 14 인치용 컬러 음극선관의 경우 상기 제 1 섀도우 마스크(22)의 구멍보다 약 25 내지 30 마이크로미터 더 큰 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관 장치.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 섀도우 마스크(22)의 구멍의 크기는 15 인치용 컬러 음극선관의 경우 상기 제 1 섀도우 마스크의 구멍보다 약 30 내지 40 마이크로미터 더 큰 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관 장치.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 섀도우 마스크(23)의 재료는 알미늄 킬드(AK) 강이며, 상기 제 2 섀도우 마스크(22)의 재료는 알미늄 킬드(AK)강 또는 인바(invar) 재료인 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관 장치.