KR100370523B1 - 패널 표면이 편평한 섀도우 마스크형 칼라 음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패널의 외면이 편평하고 내면은 곡면이며, 내면에 화상이 표시되는 유효 화면을 갖고, 패널 중심에서의 유리 두께를 Tc, 대각 유효 직경 단부에서의 유리 두께를 Td라 하고, 대각 유효 직경의 절반을 D라고 했을 때, (Td-Tc)/D≤7.5%이며, 또한 최대 편향각은 96 °이상 99 °이하인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관을 제공한다.

Description

패널 표면이 편평한 섀도우 마스크형 칼라 음극선관{Shadow Mask Type Color Cathod Ray Tube Having Planar Panel Surface}

음극선관의 패널 외면을 평면으로 함으로써, 표시 화면의 시인성을 개선할 수 있다. 그러나, 섀도우 마스크형 칼라 음극선관에서는 섀도우 마스크의 기계적 강도를 유지하기 위해서, 섀도우 마스크 유효면부에 곡률을 부여할 필요가 있다. 이로 인해, 패널의 외면은 평면으로 해도 섀도우 마스크에 대향하는 패널의 내면에는 곡률을 갖게 할 필요가 있다. 이 기술이 일본 특허 공개 평10-64451호에 기재되어 있다.

또한, 디스플레이 모니터 세트의 공간을 소형으로 하기 위해서 칼라 음극선관의 전체 길이를 짧게 해야 한다는 요청도 있다. 칼라 음극선관의 전체 길이를 짧게 하는 일반적인 수단은 전자 비임의 편향각을 크게 하는 것이다. 종래의 패널 외면이 원형(곡면 형상)인 음극선관에서는 편향각은 90 °, 100 °, 110 °가 사용되어 왔다. 편향각을 크게 하면 음극선관 전체 길이가 짧아지는 동시에, 주 렌즈와 형광면의 거리가 작아져서 포커스가 향상되는 잇점이 있다. 그러나, 외면이 편평한 음극선관에서 편향각을 크게 하면, 래스터(raster) 왜곡이 증대하거나 또는 네크 섀도우가 발생하기 쉬워지는 등의 문제가 발생했다. 따라서, 종래 기술에서는 외면이 편평한 음극선관에서 필요한 표시 성능을 갖는 것은 실현 불가능했다.

본 발명의 칼라 음극선관(칼라 디스플레이관)은 외면이 대략 편평한 패널을 갖고 있고, 화면 래스터의 왜곡이 실용 범위이며, 충분한 네크 섀도우 여유도를 지니면서 음극선관 전체 길이를 짧게 할 수 있다.

본 발명의 칼라 음극선관은 대각 방향 유효 직경의 절반을 D라 하고, 패널 중심의 유리 두께를 Tc, 대각 유효 직경 단부에서의 유리 두께를 Td라고 했을 때, (Td-Tc)/D를 7.5 % 이하로 하고, 전자 비임의 최대 편향각을 96 °이상 99 °이하로 한다.

도1은 본 발명의 칼라 음극선관의 개략도.

도2는 패널의 단면도.

도3은 래스터의 핀 왜곡의 예를 도시한 도면.

도4는 형광체의 도트 배치의 예를 도시한 도면.

도5는 패널 내면 대각 방향의 등가 곡률 반경과 편향각의 관계를 도시한 도면.

도6은 본 실시예의 핀 왜곡의 예를 도시한 도면.

도7은 핀 왜곡의 일반적인 예를 도시한 도면.

도8은 본 실시예에서의 섀도우 마스크 구멍 형상의 평면도.

도9는 본 실시예에서의 섀도우 마스크 구멍의 단면 형상 모식도.

도10은 본 실시예에서의 패널의 구성을 도시한 단면도.

도11은 패널 표면 코트의 그레이딩의 설명도.

도12는 본 실시예에서의 패널의 구성물마다의 광투과율을 설명하는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 패널

2 : 네크

3 : 깔때기부

4 : 형광면

4f : 내면 필터

4p : 형광체

5 : 섀도우 마스크

9 : 전자총

10 : 편향 요오크

33 : 콘부

도1은 패널부의 대각 외형이 19 인치인 칼라 디스플레이관(CDT)의 개략도이다. 패널(1)은 외면이 편평하고 내면은 곡면을 갖고 있다. 이 패널(1)의 대각 외형은 492.8±1.6 mm이다. 네크(2)는 인라인 배치된 전자총(9)을 내장하고, 깔때기부(3)에 의해 패널(1)과 연결 접속되어 있다. 기준 라인(31)과 관축의 교점(32)을편향 중심으로 정의한다. 전자 비임이 패널 내면에 충돌하는 점과 편향 중심(32)을 잇는 선과 관축이 이루는 각도를 편향각(θ)으로 정의한다. 이 기준 라인(31)은 칼라 음극선관 설계의 기본이 되는 것이며, 네크(2)와 깔때기부(3)의 밀봉부보다도 패널측에 설정된다. 여기서, 최대 편향 각도라 함은 패널 내면의 유효 화면의 대각축 단부와 편향 중심(32)을 잇는 선과 관축이 이루는 각도의 2배의 값의 각도를 의미한다.

형광면(4)에는 도트 형태의 형광체가 형성되고, 섀도우 마스크(5)는 다수의 둥근 구멍을 갖고, 지지 프레임(6)에 의해서 지지되며, 스프링(8)에 의해서 패널(1)에 장착되어 있다. 섀도우 마스크(5)는 전자 비임을 통과시키기 위한 다수의 구멍을 갖는 유효부를 구비하고 있다. 내부 자기 실드(7)는 지지 프레임(6)에 조립되어 있다. 전자 비임을 편향하는 편향 요오크(10)는 깔때기부(3)의 콘부(33)에 부착되어 있다. 본 실시예의 편향 요오크(10)와, 이것이 부착되어 있는 깔때기부(3)의 콘부(33)의 관축에 수직인 방향의 단면은 각형이다. 마그네트 조립체(11)에 의해서 인라인 배열된 3개의 전자 비임의 컨버전스, 및 퓨리티를 조절한다. 또한, 장력 밴드(12)에 의해서 밸브의 폭축(爆縮)을 방지한다.

패널 외면이 편평하고 패널 내면은 곡률을 갖고 있는 것은 섀도우 마스크에 곡률을 부여하기 위함이다. 패널의 중앙의 유리 두께는 11.5 mm인데, 패널 내면과 외면의 곡률의 차이에 의해 패널 주변의 유리 두께는 중앙보다 크게 되어 있다. 본 실시예에 있어서 패널 외면 형상 Zo(x, y)는 하기 정의식

단, Rx=50,000 mm, Ry=80,000 mm

로 주어진다. 또한, 패널 내면 형상 Zi(x, y)는 하기 정의식

단, Rx=1,650 mm, Ry=1,790 mm

로 주어진다.

본 실시예의 칼라 음극선관의 패널의 각축 방향의 유효 직경은 표1에 나타낸 바와 같다.

축	유효 직경
짧은 축 직경	274.3 mm
긴 축 직경	365.8 mm
대각축 직경	457.2 mm

본 실시예와 같은 패널 형상에서는 패널의 장소에 따라서 패널 곡률 반경이 다르다. 따라서, 도2에 도시한 바와 같이 패널 중앙과 주변의 디프레션량으로부터 등가 곡률 반경(R)을 다음과 같이 정의한다.

R=(D²+Z²)/(2Z)

여기서, D는 유효 직경의 절반의 값이고, Z는 패널 중앙과 유효면 단부의 높이의 차이이다. 이 등가 곡률 반경은 짧은 축, 긴 축, 대각축으로 각각 정의할 수 있다. 패널 외면의 대각축 방향의 등가 곡률 반경이 10,OOO mm 이상이면 거의 평면으로 보인다. 본 실시예에서는 대각축 방향의 등가 곡률 반경은 패널 내면에서 1,693 mm이고, 패널 외면에서 52,258 mm이다.

패널의 중앙에서의 유리의 두께를 Tc, 유효면 대각 단부에서의 유리의 두께를 Td라고 한 경우, 웨지량(W)을

W=(Td-Tc)/D

로 정의한다. 웨지량(W)이 클수록 패널의 외면과 내면의 등가 곡률 반경의 차이가 크다.

섀도우 마스크는 패널의 내면 곡률에 근사한 곡률을 갖는다. 따라서, 외면이 편평한 패널에서는 패널 내면에 곡률을 갖게 하고, 어느 정도 패널에 웨지량(W)을 부여하지 않으면, 섀도우 마스크에 충분한 곡률을 부여하지 못해 섀도우 마스크의 기계적 강도가 문제로 된다. 프레스 정형 타입의 섀도우 마스크에서는 패널의 웨지량(W)은 5 % 이상, 바람직하게는 5.5 % 이상이 필요하다. 단, 웨지량(W)이 너무 크면 패널 중앙과 주변에서의 유리의 두께의 차이가 커지고, 화면 중앙과 주변에서의 광투과율의 차이가 커지기도 하며, 패널을 제조하기 어려워지는 등의 문제를 발생한다. 따라서, 웨지량(W)은 7.5 % 이하, 바람직하게는 7.0 % 이하로 하는 것이 좋다. 본 실시예의 칼라 음극선관의 패널의 웨지량(W)은 6.6 %이다.

그러나, 이와 같이 웨지량을 작게 하여 패널 내면을 평면에 가깝게 하면, 도3에 도시한 바와 같이 화면의 래스터 형상(101)이 핀쿠션 형상(이하, 핀이라고 함)으로 되는 문제가 발생한다. 이러한 래스터 왜곡은, 특히 수평 방향 해상도가 1,600 이상인 고정밀의 디스플레이관에서는 심각한 문제가 된다.

여기서, 수평 해상도가 1,600 이상이라 함은 도4에 도시한 바와 같이 수평 방향으로 1,600 이상의 형광체가 형광체 페어(pair)의 간격(Ph)으로 배열되어 있음을 의미한다. 도4에서 G는 녹색 형광체, B는 청색 형광체, R은 적색 형광체를 나타낸다. 이 래스터 왜곡을 편향 요오크의 특성에 의해서 해결하려고 시도하면, BSN의 값이 작아져서 칼라 음극선관의 양산이 어려워진다. 실제로 칼라 음극선관을 양산하기 위해서는 BSN을 3 mm 이상으로 하는 것이 필요하다. 여기서, BSN(Beam Strike Neck)이라 함은 편향 요오크를 깔때기부에 밀착시킨 상태로부터 전자총측으로 이동시켜 네크 섀도우가 발생되기까지의 거리를 의미한다.

이 문제는 최대 편향각이 큰 경우일수록 현저해진다. 발명자는 래스터 왜곡과 BSN을 고려한 경우에, 패널 내면의 곡면과 전자 빔 편향각에는 일정 관계가 필요함을 발견했다. 이 관계를 도5에 도시한다. 즉, 실용적인 BSN의 값을 확보한 경우, 최대 편향각의 상한은 패널 내면의 대각축 방향의 등가 곡률 반경이 커질수록 작아진다. 도5에 있어서, 등가 곡률 반경이 1,70O mm인 경우, BSN은 3.5 mm이고, 등가 곡률 반경이 1,250 mm인 경우는 BSN은 4.5 mm이다.

도6에 편향각이 98.2 °이고, 웨지량이 6.6 %인 경우의 화면의 편향 왜곡의 상황을 도시한다. 이 때의 BSN은 3.5 mm이다. 도6은 화면에 소위 크로스해치 패턴을 형성한 경우이며, 가장 외측의 상하의 선과 중간의 선만을 도시한다. 본 실시예에서는 가장 외측의 상하의 선은 대략 직선이고, 중간의 선은 약간 핀 형상으로 되어 있다. 이것을 내측 핀이라고 일컫는다. 본 실시예의 내측 핀의 값은 0.7 mm 이하이며, 허용 범위내이다.

여기서, 일반적인 크로스해치 패턴을 도7에 도시한다. 도7은 가장 외측의 가로선은 약간 배럴 형상이지만, 중간의 가로선은 핀 형상이다. 가장 외측의 직선으로부터의 어긋남량을 A라 하고, 중간에서의 핀량을 B라고 한 경우, 내측 핀(INP)은 INP=B-A/2에 의해서 정의된다. 여기서, 가장 외측의 가로선이 핀인 경우, A는 플러스의 값이고, 배럴의 경우는 A는 마이너스의 값이 된다. 이러한 평가가 필요해지는 것은 화면 외측의 왜곡과 내측의 왜곡이 모두 중요하기 때문이다. 도7에 도시한 바와 같은 일반적인 경우에서도 내측 핀은 INP≤0.7 mm가 필요하다.

여기서, 편향각을 96 °로 하면, 예를 들어 외형이 19 인치인 본 실시예의 칼라 음극선관에서는 90 °편향된 것에 비해 20 mm 이상의 전체 길이를 20 mm 이상 짧게 할 수 있다. 한편, 편향각이 99 °를 넘으면 필요한 BSN을 확보하면서, 래스터 왜곡을 CDT의 실용적인 범위로 하는 것이 곤란해진다. 따라서, 바람직하게는 최대 편향 각도로서 98.5 °이하로 억제하는 것이 좋다.

본 실시예에서는 편향 요오크를 각형으로 하여 편향각의 증대에 따른 편향 파워의 증대를 방지하고 있다. 당연히, 본 실시예의 깔때기부의 콘 형상은 편향 요오크에 적합시키기 위해서 각형으로 되어 있다. 각형 편향 요오크를 이용함으로써, 둥근 형태의 편향 요오크에 비해 수평 편향 감도에서 26 %, 수직 편향 감도에서 12 % 감도를 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 핀 왜곡 및 BSN의 개선을 도모하고 있다.

본 발명에서는 패널 외면이 편평하고 또한 웨지량이 작은 칼라 음극선관에 적용하므로, 섀도우 마스크의 등가 곡률 반경이 커져서 섀도우 마스크의 강도 및 도밍이 문제가 된다. 이들 문제를 해결하기 위해서 섀도우 마스크 재료로서 U-INVAR(32%Ni-4%Co-Fe)를 사용한다. 이 재료를 사용함에 따른 강도, 도밍 특성의향상은 표2에 나타낸 바와 같다. 하기의 표에 있어서 영률은 섀도우 마스크 강도에, 그리고 열팽창 계수는 도밍 특성에 관계한다.

	U-INVAR	INVAR
영률(Kgw/㎟)	14100	12200
열팽창 계수	0.5×10-6	1.5×10-6

섀도우 마스크 강도를 더욱 향상시키기 위해, 본 실시예에서는 섀도우 마스크 주변의 구멍 형상을 특수한 형상으로 하고 있다. 도8에 그 평면 형상을 도시한다. 도8에 도시한 큰 구멍(51)이 타원으로 되어 있는 이유는, 레이디얼 방향으로는 섀도우 마스크의 측벽(53)에 전자 비임이 충돌하지 않도록 하기 위해서 큰 값으로 하고, 레이디얼 방향과 직각 방향으로는 평균 판두께를 크게 하기 위해서 작은 값으로 하고 있기 때문이다.

도9는 도8의 A-A 단면도이다. 도9의 부호 Hm은 작은 구멍(52)의 외측 방향에서의 값이다. 섀도우 마스크의 판두께를 Tm이라고 했을 때, Hm/Tm은 0.20 이상, 바람직하게는 0.25이다. 본 실시예에서는 섀도우 마스크 강도와 헐레이션 방지를 위해서 Hm/Tm을 큰 값으로 하고 있다. 그 이유는 헐레이션은 편향각이 커짐에 따라서 보다 심각한 문제가 되기 때문이다.

본 발명은 외면이 편평하고 내면이 곡면을 갖는 패널에 적용되므로, 패널의 중앙 두께와 주변 두께가 크게 다르다. 예를 들어, 패널 중앙의 두께가 11.5 mm이고, 주변 두께가 26.5 mm이다. 이와 같이 유리의 두께가 다르면, 광투과율이 낮은 유리 재료에서는 중앙과 주변의 휘도비가 커진다. 본 실시예에서는 패널 유리로서투과율이 비교적 큰 반투명 유리를 사용하여, 중앙과 주변의 유리의 투과율의 차이를 작게 하고 있다.

패널 유리의 광투과율을 크게 함에 따른 대비의 저하는 도10에 도시한 바와 같은 내면 필터(4f)에 의해서 보상한다. 이 내면 필터(4f)는 블랙 매트릭스(4b)와 형광체(4p) 사이에 형성되고, 광흡수의 특성은 주로 필터에 포함되어 있는 안료가 담당한다. 안료는 청색 안료와 적색 안료의 혼합 안료가 사용되고, 분광 흡수 특성을 가능한 한 균일하게 하고 있다. 필터에 포함되어 있는 안료의 평균 입경은 0.2 ㎛ 이하이다. 이 내면 필터(4f)는 패널 내면으로부터의 외광 반사를 저감하는 효과를 갖고 있고, 패널 내면의 곡면이 두드러지지 않도록 하는 효과도 갖는다. 내면 필터를 형성하지 않고 패널과 형광체만인 경우의 외광의 반사율은 4.5 % 정도인데, 이것에 내면 필터를 사용함으로써 1 내지 1.5 % 정도로까지 저감할 수 있다. 본 실시예에서 형성한 내면 필터의 광투과율은 형광면 전체 영역에서 대략 균일하며, 79 내지 85 %이다.

투과율이 높은 반투명의 패널 유리를 사용해도 유리 두께의 중앙과 주변의 차이에 따른 휘도차는 완전하게는 해소할 수 없다. 중앙과 주변의 휘도차를 보다 작게 하기 위해서, 패널 표면 코팅(1s)을 도11에 도시한 바와 같이 패널 중앙과 패널 주변에서 차이를 둔다. 패널 표면 코팅(1s)은 패널 유리상에 도전막(1sc)을 형성하고, 그 위에 투명한 SiO₂막(1ss)을 형성한다. 도전막층(1sc)은 금속 초미립자를 사용하여 형성하고, 광흡수 특성을 갖는다. 이 도전막층을 패널 중앙에서 주변보다도 두껍게 형성함으로써, 패널 중앙에서의 광투과율을 주변보다도 낮춘다. 이에 의해, 패널 중앙과 패널 주변의 휘도의 차이를 작게 한다.

도12에 본 실시예에 있어서의 광투과율의 각층의 분담을 도시한다. 도12에 있어서 부호 1F는 내면 필터에 의한 광흡수의 기여를 나타내고, 부호 1은 패널 유리의 광흡수의 기여를, 그리고 부호 1sc는 패널 표면 코팅에 의한 광흡수의 기여를 나타낸다. 이러한 구성으로 함으로써, 편향각의 증대에 따른 래스터 왜곡을 개선하기 위해서 웨지량을 크게 해도 대비, 및 휘도의 균일성이 우수한 칼라 음극선관을 얻을 수 있다.

본 발명의 칼라 음극선관(칼라 디스플레이관)은 외면이 대략 편평한 패널을 갖고 있고, 화면 래스터의 왜곡이 실용 범위이며, 충분한 네크 섀도우 여유도를 지니면서 음극선관 전체 길이를 짧게 할 수 있다.

Claims (15)

1. 패널의 외면은 편평하고 내면은 외면을 향해서 볼록한 곡면을 갖고, 내면에 화상이 표시되는 대략 직사각형의 유효 화면을 갖고, 패널 중심에서의 유리 두께를 Tc, 유효 화면의 대각 단부에서의 유리 두께를 Td라 하며, 상기 유효 화면의 대각 직경의 절반을 D라고 했을 때, (Td-Tc)/D≤7.5%이며, 전자총을 내부에 갖는 네크부와 네크부와 패널을 연결 접속하는 깔때기부를 갖고, 상기 깔때기부는 네크부와의 접속부 부근에 편향 요오크가 장착되는 콘부를 갖고, 또한 깔때기부와 네크의 밀봉부보다도 형광면측에 기준 라인을 갖고, 기준 라인과 관축의 교점을 편향 중심으로 가정하고, 상기 유효 화면의 대각 단부와 상기 편향 중심을 잇는 선과 관축이 이루는 각도의 2배를 최대 편향 각도라고 했을 때, 상기 최대 편향 각도는 96 ° 이상 99 °이하인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
2. 제1항에 있어서, 상기 패널 외면의 대각축 방향 등가 곡률 반경이 10,000 mm 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
3. 제1항에 있어서, 5.0%≤(Td-Tc)/D인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
4. 제1항에 있어서, 5.5%≤(Td-Tc)/D≤7.0%인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
5. 제1항에 있어서, 최대 편향 각도가 98.5 °이하인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
6. 제1항에 있어서, 섀도우 마스크는 프레스 타입인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
7. 제1항에 있어서, 상기 깔때기부의 콘부는 각형인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
8. 제1항에 있어서, 상기 화면의 수평 방향 해상도는 1,600 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
9. 패널의 외면은 대각축 방향 등가 곡률 반경이 10,000 mm 이상이고, 내면은 외면을 향해서 볼록한 곡면을 갖고, 내면에 화상이 표시되는 대략 직사각형의 유효 화면을 갖고, 패널 중심에서의 유리 두께를 Tc, 유효 화면의 대각 단부에서의 유리 두께를 Td라 하며, 상기 유효 화면의 대각 직경의 절반을 D라고 했을 때, (Td-Tc)/D≤7.5%이며, 전자총을 내부에 갖는 네크부와 네크부와 패널을 연결 접속하는 깔때기부를 갖고, 상기 깔때기부는 네크부와의 접속부 부근에 편향 요오크가 장착되는 콘부를 갖고, 또한 깔때기부와 네크의 밀봉부보다도 형광면측에 기준 라인을 갖고, 기준 라인과 관축의 교점을 편향 중심으로 가정하고, 상기 유효 화면의 대각 단부와 상기 편향 중심을 잇는 선과 관축이 이루는 각도의 2배를 최대 편향 각도라고 했을 때, 상기 최대 편향 각도는 96 °이상이며, 상기 유효 화면내에 크로스해치 패턴을 형성했을 때, 크로스해치 패턴의 최상부 수평선의 직선으로부터의 어긋남을 B라 하고, 화면의 긴 축과 상기 최상부 수평선의 중간부에 가장 가까운 수평선의 직선으로부터의 어긋남을 A라고 했을 때, B-A/2가 0.7 mm 이하인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
10. 제9항에 있어서, 5.0%≤(Td-Tc)/D인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
11. 제9항에 있어서, 5.5%≤(Td-Tc)/D≤7.0%인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
12. 제9항에 있어서, 최대 편향 각도는 98.5 °이하인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
13. 제9항에 있어서, 섀도우 마스크는 프레스 타입인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
14. 제9항에 있어서, 상기 깔때기부의 콘부는 각형인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관.
15. 제9항에 있어서, 상기 화면의 수평 방향 해상도는 1,600 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.