KR100351865B1 - 칼라 음극선관용 섀도우 마스크 - Google Patents

Abstract

도우밍 현상에 대한 잇점을 지닌 개방형 브릿지를 유지하면서, 개방형 브릿지로 전자빔이 통과하지 못하도록 테이퍼 각을 조절함으로써, 슬롯의 길이를 길게하고 브릿지를 감소시켰을 때 나타나는 브릿지 그림자라는 품질적인 열화를 극복하여 휘도를 향상시킬 수 있는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크을 제공한다.

본 발명에 의한 칼라 음극선관용 섀도우 마스크는 전자빔이 투과되는 장방형의 슬롯과; 수직방향으로 슬롯과 슬롯을 구분지으며 일부가 제거되어 열려진 개방형 브릿지;를 포함하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크에 있어서, 상기 개방형 브릿지는 섀도우 마스크의 수직 중심측에 형성된 전자빔 입사부 에지와 전자빔 출사부 에지의 수평거리 차이(Ti)가, 섀도우 마스크의 단변 외곽측에 형성된 입사부 에지와 출사부 에지의 수평거리 차이(To)보다 크거나 같은 구성으로 이루어진다.

Description

칼라 음극선관용 섀도우 마스크{Shadow mask for color CRT}

본 발명은 칼라 음극선관용 섀도우 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자빔이 통과하지 않는 개방형 브릿지가 구비된 칼라 음극선관용 섀도우 마스크에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 칼라 음극선관은 전자관의 일종으로서, 텔레비전 수상기 및 컴퓨터 모니터를 비롯하여 오실로스코프나 레이다의 관측용 등 다방면으로 가장 널리 사용되는 표시장치이다.

이러한 컬러 브라운관은 3원색 음극선관으로도 불려지는데, 그 이유는 적, 녹, 청의 3원색을 가색 혼합하여 각종 색을 재현하는 원리가 적용되기 때문이다.

즉, 3색 형광체 및 3개의 음극이 사용되고, 이 음극에서 방출된 전자에 의해 만들어지는 전자빔을 3색 형광체가 도포된 스크린에 랜딩(Randing)시켜 정보를 화면에 구현한다.

이와 같은 컬러 음극선관으로서, 도 4 내지 도 6 에 제시된 섀도우 마스크를 채용한 컬러 음극선관을 종래 기술의 한 예로 설명한다.

도 4 는 상기 인장형 섀도우 마스크를 구비한 컬러 음극선관의 개략적인 구성도이며, 도 5 은 섀도우 마스크의 평면도이고, 도 6 은 도 5의 B-B 라인을 따라절단하여 섀도우 마스크의 슬롯과 개방형 브릿지를 도시한 단면도이다.

도 4 에 보는 바와 같이 상기 컬러 음극선관은, 대략 직사각형 형상의 패널(2)과, 이 패널(2)에 결합된 깔때기 형상의 펀넬(4)과, 이 펀넬(4)의 직경이 작은 단부에 연이어 설치된 원통 형상의 네크(6)에 의해 외관이 형성되며, 네크(6) 내에는 전자빔(8)을 방사하는 전자총(10)이 인라인 방식으로 설치, 봉입된다.

패널(2)과 펀넬(4)은 보강밴드(12)에 의해 그 결합력이 증대되며, 패널(2)의 내면에는 적, 녹, 청(R, G, B)으로 발광하는3색 형광체가 도포된 형광면(13)이 설치되고, 스프링(14)을 통해 패널(2)에 결합된 프레임(16)에 의해 지지되는 섀도우 마스크(20)가 형광면(13)으로부터 소정 거리로 이격,설치된다.

펀넬(4)의 네크(6)측 근방의 외측에는 핀쿠션형 수평 편향자계와 베럴형 수직 편향자계를 발생시켜 전자빔(8)을 형광면(13)의 전면에 편향시키는 편향요크(18)가 장착되며, 전자빔(8)을 외부 지자기로부터 차폐하는 인너쉴드(19)가 프레임(16)에 고정되어 고진공으로 밀폐된다.

특히, 섀도우마스크(20)는 도 5 에 도시된 바와 같이, 개구부를 형성하는 다수의 슬롯(22)이 수평 및 수직으로 일정한 간격을 가지고 배열되어 수직방향으로 인접하는 슬롯(22) 사이에 브릿지(24)가 형성되어, 패널(2)내에 설치된 프레임(16)에 용접된다.

이와 같은 상태에서, 전자총(10)으로부터 방사된 전자빔(8)이 편향요크(18)의 수직 및 수평 편향자계에 의해 광각으로 편향되며, 편향된 전자빔(8)은 섀도우마스크(20)의 다수의 슬롯(22)에 컨버어전스된다.

그리고, 개개의 슬롯(22)을 통과하며 색선별된 전자빔(8)이 형광면(13)에 랜딩되면 3색의 형광체가 발광하여 패널(2)에 컬러 영상이 재현된다.

도 6 에 도시된 단면은, 섀도우 마스크(20)의 슬롯(22)과 개방형 브릿지(24)의 단면이다. 상기 개방형 브릿지(24)는 브릿지의 일부를 제거하여 브릿지가 비연속적이 되도록 한 것이다.

전자빔이 통과하는 상기 슬롯(22)은 단면에서 보듯, 전자총(10)에서 방사된 전자빔(8)이 입사하는 입사부(222)의 면적보다 형광면(13)으로 사출되는 출사부(224)의 면적이 크도록 한 테이퍼 형의 구조를 갖는다. 이때 슬롯(22)에서 섀도우 마스크(20)의 수직 중심선(l)을 기준으로 하여 중심선 측에 가깝게 형성된 전자빔 입사부 에지(222a)(Edge)와 전자빔 출사부 에지(224a)와의 수평거리 차이(STi)는 섀도우 마스크(20)의 단변, 즉 외곽측으로 형성된 전자빔 입사부 에지(222b)와 전자빔 출사부 에지(224b)와의 수평거리 차이(STo)보다 작다.

이는 개방형 브릿지(24)의 단면에서도 동일하여 섀도우 마스크(20)의 중심측에 형성된 전자빔 입사부 에지(242a)와 출사부 에지(244a)와의 수평거리 차이(Ti)는 단변 외곽측으로 형성된 전자빔 입사부 에지(242b)와 출사부 에지(244b)와의 수평거리 차이(To)보다 역시 작도록 형성된다.

이때 슬롯(22)이나 개방형 브릿지(24)의 단면 형상은 전자빔의 찌그러짐을 방지하도록 되어 있다. 전자빔의 찌그러짐을 방지하기 위해서는 도 7 에 도시된 바와 같이 To와 STo가 다음을 만족하도록 설계되어야 한다.

도 7을 참조하면, 일정한 곡률을 갖는 섀도우 마스크(20)에 있어서, 섀도우마스크(20)의 두께를 t, 섀도우 마스크(20)에 입사되는 전자빔의 편향각을 α, 섀도우 마스크(20) 곡면에 대한 노말 벡터(Normal Vector)와 음극선관축이 이루는 각을 β라 할 때, To 또는 STo는 다음을 만족한다.

To(or STo)=t×tan(θ) :θ=α-β

위 식에 의하여 섀도우 마스크(20)의 슬롯(22)이나 개방형 브릿지(24)를 통과하는 전자빔이 찌그러지지 않도록 하는 STo나 To의 최소값을 계산해 줄수 있다.

최근에는 음극선관의 품질 특성 중 휘도 향상이 중요시되고 있다. 휘도를 향상시키기 위해서는 슬롯(22)의 길이를 길게하여 전자빔 투과율을 조정함으로써 실현이 가능하다.

그러나 슬롯의 길이가 짧을 때, 즉 브릿지 개수가 많을 때는 시각적으로 브릿지 그림자가 인식되지 않아 별 문제가 없었으나, 휘도를 향상시키기 위하여 슬롯의 길이를 길게하고 브릿지의 개수를 적게 하면 하나의 선형태로 감지되는 브릿지 그림자가 화면에서 관찰되기 때문에 화면 품질을 저하시킨다.

만일 이와 같은 브릿지 그림자를 없애기 위하여 아예 브릿지 없이 하나의 슬롯만을 수평으로 나열할 수 있는데, 이 경우엔 섀도우 마스크의 강도가 매우 약해져 취급성이 취약하게 되고, 외부에서 가해지는 진동 특성이 불량해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 새롭게 안출된 발명으로서, 도우밍 현상에 대한 잇점을 지닌 개방형 브릿지를 유지하면서, 개방형 브릿지로 전자빔이 통과하지 못하도록 테이퍼 각을 조절함으로써, 슬롯의 길이를 길게하고 브릿지를 감소시켰을 때 나타나는 브릿지 그림자라는 품질적인 열화를 극복하여 휘도를 향상시킬 수 있는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 칼라 음극선관용 섀도우 마스크를 도시한 평면도 및 일부 확대도.

도 2 는 상기 도 1의 A-A 라인을 따라 절단하여 도시한 섀도우 마스크의 슬롯과 개방형 브릿지의 단면도.

도 3 은 본 발명의 칼라 음극선관용 섀도우 마스크에 구비되는 개방형 브릿지의 다른 실시예를 도시한 단면도.

도 4 는 종래 인장형 섀도우 마스크를 구비한 컬러 음극선관의 개략적인 구성도.

도 5 는 종래 섀도우 마스크의 평면도 및 일부 확대도.

도 6 은 도 5의 종래 섀도우 마스크에서 B-B 라인을 따라 절단하여 도시한 슬롯과 개방형 브릿지의 단면도.

도 7 은 전자빔 편향각과 개방형 브릿지의 To와의 관계를 도시한 도면.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

30: 섀도우 마스크 32: 슬롯

34,36: 개방형 브릿지 342,362: 개방형 브릿지 입사부

344,364: 개방형 브릿지 출사부 342a,342b,362a,362b: 입사부 에지

344a,344b,364a,364b: 출사부 에지(edge)

363a,363b: 개방형 브릿지의 중심부 에지(edge)

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전자빔이 투과되는 장방형의 슬롯; 수직방향으로 상기 슬롯과 슬롯을 구분지으며 일부가 제거되어 열려진 개방형 브릿지;를 포함하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크에 있어서, 상기 개방형 브릿지는 섀도우 마스크의 수직 중심측에 형성된 전자빔 입사부 에지와 전자빔 출사부 에지의 수평거리 차이(Ti)가, 섀도우 마스크의 단변 외곽측에 형성된 전자빔 입사부 에지와 전자빔 출사부 에지의 수평거리 차이(To)보다 적어도 크거나 같은 구성으로 이루어진다.

본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 참고로 본 발명의 설명에 앞서, 설명의 중복을 피하기 위하여 종래 기술과 일치하는 부분에 대해서는 종래 도면 부호를 그대로 인용하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 의한 칼라 음극선관용 섀도우 마스크를 도시한 평면도 및 일부 확대도이고, 도 2 는 상기 도 1의 A-A 라인을 따라 절단한 단면으로서, 본 발명에 관련된 개방형 브릿지와 슬롯을 동시에 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 섀도우 마스크(30)는 장변(30a)과 단변(30b)으로 형성된 대략 직사각형의 외관에 개구부를 형성하는 다수의 슬롯(32)과, 상기 슬롯(32) 사이에 설치되는 개방형 브릿지(34)를 포함한다. 상기 슬롯(32)들은 음극선관의 전자총(도 4 참조)에서 방출된 전자빔이 통과하는 전자빔 통과공으로서, 섀도우 마스크(30)의 후면에 이격되어 설치된 패널(도 4 참조)의 형광면에 선택적으로 타격될 수 있도록 하는 역할을 한다. 상기 섀도우 마스크(30)는 박판으로 구성되며 통상 인바(invar)강과 같이 열팽창 계수가 적은 합금을 채용한다.

상기 섀도우 마스크(30)의 슬롯(32)은 수직 방향으로 일정 간격을 두고 브릿지(34)가 형성되는바 본 발명에 의한 브릿지는 도면에서 보는 바와 같이 중앙부가 절단된 개방형 브릿지(34) 구조이다. 상기 개방형 브릿지(34)는 종래 기술에서 설명한 바와 같이 섀도우 마스크(30)에 전자빔(8)이 타격되어 온도가 상승할 때 발생되는 도우밍(doming)에 유리하도록 하는 구성으로서, 전자빔(8)의 미스 랜딩을 해결하고자 도입된 구조이다.

상기 슬롯(32)과 개방형 브릿지(34)의 횡단면은 테이퍼 구조를 이루고 있다. 도 2 에 도시된 상기 슬롯(32)의 단면은 종래 기술(도 6 참조)과 같이 전자빔이 입사하는 입사부(322)보다 전자빔이 통과되어 나가는 출사부(324)의 면적이 넓도록 형성되어 있다. 이는 편향 요크(도 4 참조)에 의해 편향되는 전자빔이 슬롯(32)을 통과할 때 화면의 주변부로 갈수록 편향각에 의해 출사부(324)에서 전자빔이 치우치기 때문에 출사부(324)의 면적을 넓게하여 슬롯(32)의 내측벽에 부딪히지 않도록 하기 위함이다.

이하 섀도우 마스크(30)의 수직 중심선을 기준으로 수직 중심선측으로 형성된 슬롯(32)의 전자빔 입사부 에지(322a)와 출사부 에지(324a)의 수평거리 차이를STi라 하고, 섀도우 마스크(30)의 단변(30b) 외곽측의 입사부 에지(322b)와 출사부 에지(324b)의 수평거리 차이를 STo라 할 때 도면에서 보는 바와 같이 상기 STi와 STo는 다음의 관계를 만족한다.

STo≥STi

즉, 섀도우 마스크(30)에서 상기 슬롯(32)들은 섀도우 마스크(30)의 수직 중심선을 기준으로 외곽측으로 테이퍼된 량이 섀도우 마스크(30)의 중심측으로 테이퍼된 량보다 크거나 같다.

반면 도 2에 도시된 본 발명의 주요 부분인 개방형 브릿지(34) 단면을 살펴보면, 상기 슬롯(32)의 테이퍼 형상과 반대됨을 알수 있다.

상기 개방형 브릿지(34)는 섀도우 마스크(30)의 수직 중심선을 기준으로 볼 때 수직 중심선측의 입사부 에지(342a)와 출사부 에지(344a)의 수평거리 차이를 Ti라 하고, 섀도우 마스크의 단변(30b)측에 형성된 입사부 에지(342b)와 출사부 에지(344b)의 수평거리 차이를 To라 할 때 Ti와 To는 다음의 수식을 만족한다.

Ti≥To

즉, 섀도우 마스크(30)에서 상기 개방형 브릿지(34)들은 섀도우 마스크(30)의 중심측으로 테이퍼된 량이 섀도우 마스크의 단변(30b) 외곽측으로 테이퍼된 량보다 크거나 같다.

상기와 같이 구성되는 개방형 브릿지(34)는 전자빔이 편향될 때 개방형 브릿지(34)의 통과공을 통과하지 못하도록 설계된다. 이와 같은 설계는 종래 기술에서 설명된 STo와 To의 최소값 공식에 의해 설계된다.

상기와 같은 구조의 개방형 브릿지(34)를 채용함으로써, 상기 섀도우 마스크(30)는 열팽창에 의해 미스 랜딩을 유발하는 도우밍에 유리한 구조를 유지하면서 전자빔이 개방형 브릿지의 통과공을 통과하지 못하여 화면상에서 브릿지 있는 효과를 낼수 있다.

도 3 에는 본 발명의 칼라 음극선관용 섀도우 마스크에 구비되는 개방형 브릿지의 다른 실시예를 도시하였다. 슬롯의 단면구조는 도 2에 도시된 바와 동일하므로 도 3 에서는 생략한다.

도 3을 참조하면, 상기 개방형 브릿지(36)는 단면의 수평 중심선을 기준으로 양측으로 테이퍼된 구조로 형성된다. 즉 전자빔이 입사하는 입사부와 투과되어 나가는 출사부 사이에 입사부(362)와 출사부(364)보다 면적이 작은 최소면적부(363)가 형성되어 있다. 상기 구조에서도 본 발명의 기본적인 목적을 달성하기 위해서는 전자빔 입사부(362)의 면적보다 전자빔 출사부(364)의 면적이 보다 확대된다.

본 실시예에서는 섀도우 마스크(30)의 수직 중심측으로 테이퍼된 량 Ti는 개방형 브릿지(36)의 최소면적부(363)에 형성된 에지(363a)와 전자빔 출사부의 에지(364a)와의 수평거리 차이를 나타내며, 또한 단변 외곽측으로 테이퍼된 량 To 역시 마찬가지로 개방형 브릿지(36)의 개구부 중심을 기준으로 외곽측으로 형성된 브릿지 최소면적부(363) 에지(363b)와 전자빔 출사부 에지(364b)의 수평거리 차이를 나타낸다.

상기 Ti나 To는 도 2에 설명된 일실시예와 달리 전자빔 입사부(362)에서 개방형 브릿지(36)의 최소면적부(363)까지 테이퍼된 량에 따라 그 상관관계가 달라질수 있다.

이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 전자빔 편향각과 개방형 브릿지의 형상에 관하여 설명한다.

상기 실시예에서 전자빔 출사부(364)의 센터와 전자빔 입사부(362)의 센터를 연결하는 선이 수평면과 이루는 각을 λ라 하고, 전자빔이 음극선관축에 대해 편향되는 각을 α이라 할 때. 상기 λ는 α보다 크지 않아야 한다.( λ≤α)

상기 λ가 전자빔 편향각 α과 같은 경우는 λ가 α과 수직을 이루는 경우로 입사되어진 전자빔이 다시 반사되어 화면에 도달하지 않으므로 전자빔이 통과하지 못하게 되며 λ가 α보다 작을 경우에는 전자빔이 개방형 브릿지(36)의 중심선을 넘지 못하고 반사됨으로써 개방형 브릿지(36)로 입사된 전자빔이 화면에 도달하지 못하게 된다.

도우밍 현상에 대한 잇점을 지닌 개방형 브릿지를 그대로 유지하면서, 개방형 브릿지로 전자빔이 통과할 수 없도록 하여, 슬롯의 길이를 길게함으로써 개방형 브릿지의 개수가 적어지더라도 화면에 브릿지 그림자가 인식되지 않도록 하고 화면 휘도가 향상된다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명에 기술된특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (5)

1. 전자빔이 투과되는 다수의 슬롯과; 수직방향으로 상기 슬롯과 슬롯을 구분지으되 일부가 제거되어 열려진 개방형 브릿지;를 포함하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크에 있어서,

   상기 개방형 브릿지는 섀도우 마스크의 수직 중심선(l)에 가깝게 형성된 전자빔 입사부 에지와 전자빔 출사부 에지의 수평거리 차이(Ti)가, 섀도우 마스크의 단변 외곽측에 형성된 입사부 에지와 출사부 에지의 수평거리 차이(To)보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬롯은 섀도우 마스크의 단변 외곽측으로 형성된 전자빔 입사부 에지와 전자빔 출사부 에지의 수평거리 차이(STo)가, 섀도우 마스크의 수직 중심측에 형성된 전자빔 입사부 에지와 전자빔 출사부 에지의 수평거리 차이(STi)보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 개방형 브릿지의 To 최대값은 다음의 수식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크

   Max(To)=t×tan(θ)

   상기 수식에서, θ=α-β, α= 전자빔 편향각, t=섀도우 마스크 두께

   β=음극선관 축과 마스크 곡면에 대한 노말 벡터(normal vector)가 이루는각
4. 전자빔이 투과되는 다수의 슬롯; 수직방향으로 상기 슬롯과 슬롯을 구분지으되 일부가 제거된 개방형 브릿지;를 포함하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크에 있어서,

   상기 개방형 브릿지의 전자빔 입사부의 센터와 전자빔 출사부의 센터를 연결하는 선이 수평면과 이루는 각(λ)이, 전자빔의 편향각(α)보다 크지 않은 것(λ≤α)을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크.
5. 전자빔이 투과되는 다수의 슬롯과; 수직방향으로 상기 슬롯과 슬롯을 구분지으되 일부가 제거되어 열려진 개방형 브릿지를 포함하는 칼라음극선관용 섀도우마스크에 있어서,

   상기 개방형 브릿지는 섀도우 마스크 수직 중심선에 가까운측에 형성된 테이퍼(Ti)양이 단변 외곽측에 형성된 테이퍼양(To)보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크.