KR100722261B1 - 음극선관용 섀도우마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관용 섀도우마스크에 관한 것으로서, 전자빔이 통과하는 다수개의 슬롯이 형성되어 전자빔 색선별 작용을 하는 섀도우마스크를 포함하여 구성되는 음극선관에 있어서, 상기 섀도우마스크의 슬롯 중심에서 인접한 슬롯 중심까지의 수평거리를 수평피치(Ph)라 할 때, 상기 섀도우마스크는 중앙부의 Ph(A) 및 유효면 대각 끝단부의 Ph(F)가 140% < F/A ≤ 180%의 범위를 만족하도록 구성됨으로써, 광각화된 슬림형 음극선관에 있어서 섀도우마스크에 형성된 슬롯의 패널측 방향 부분인 대공부가 증가됨으로 인해 발생하는 마스크 강도 약화 및 열변형 열위 등의 문제점을 개선할 수 있는 효과가 있다.

섀도우마스크, 슬롯, 수평피치

Description

음극선관용 섀도우마스크{Shadowmask for CRT}

도 1은 일반적인 음극선관의 내부 구조를 도시한 단면도,

도 2는 전자빔의 섀도우마스크의 슬롯을 통과하는 경로를 나타내는 도,

도 3은 종래의 음극선관용 섀도우마스크의 정면도,

도 4는 슬롯의 폭이 증가된 섀도우마스크를 나타내는 도,

도 5는 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우마스크의 정면도,

도 6은 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우마스크의 슬롯을 나타내는 도 5의 일부 확대도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

3 : 섀도우마스크 3a : 슬롯

Ph : 수평피치

본 발명은 음극선관용 섀도우마스크에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 섀도우마스크 슬롯간의 수평간격인 수평피치의 길이를 변형시켜 강도약화 및 열변형 열위 등의 문제점을 개선할 수 있는 음극선관용 섀도우마스크에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관은 전기신호를 전자빔으로 형성하고 이를 형광면에 주사시켜 광학상으로 변환하여 표시하는 장치를 말한다.

도 1은 음극선관의 일반적인 구조가 도시된 단면도이며, 상기 음극선관은 패널(1), 펀넬(2), 섀도우 마스크(3), 형광면(4), 프레임(5), 스프링(6), 인너쉴드(7), 편향요크(8), 전자총(9) 및 보강밴드(10)를 포함하여 구성된다.

상기 음극선관의 동작에 따르면, 전자총(9)에서 방출된 전자빔은 펀넬(2)의 목 부분에 설치된 편향요크(8)에 의해 상하좌우로 편향되어 진행하고, 상기 섀도우 마스크(3)의 유효면에 형성된 슬롯을 통과하여 패널(1)의 내면에 도포된 형광면(4)에 도달하게 된다. 이때, 상기 형광면(4)이 전자빔의 에너지에 의해 발광함으로써 화상이 재현되어 사용자는 패널(1)을 통해 재현된 화상을 볼 수 있다.

상기 섀도우 마스크(3)는 대체적으로 상기 패널(1)과 평행하도록 지지되어지는데, 이를 위해 음극선관은 상기 섀도우 마스크(3)의 일측과 용접된 프레임(5)을 포함하여 구성되어 있으며, 상기 프레임(5)과 상기 패널(1)이 결합, 고정되도록 스프링(6)이 설치되어있다.

또한, 전자빔이 외부의 지자계에 의해 이동경로가 휘지 않도록 상기 지자기를 차단하는 인너쉴드(7)를 포함하며 패널(1)이 받는 응력을 분산시키기 위한 보강 밴드(10)가 장착되어있다.

최근 음극선관의 경쟁력 강화의 일환으로 음극선관의 슬림화가 이루어짐에 따라 상기 전자빔의 편향각이 증가하게 되고, 상기 편향각 증가에 따른 섀도우마스크(3)의 형태상의 변화가 불가피하게 되었는데, 상기 음극선관용 섀도우마스크에 관하여 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 전자빔의 섀도우마스크의 슬롯을 통과하는 경로를 나타내는 도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 종래 일반적인 음극선관의 경우 편향중심(X)으로부터 패널 유효면 대각 끝단으로 이루어지는 편향각은 약 90도 내지 110도의 값을 나타내었다. 그러나 전장길이 35Cm 이하의 광각화된 슬림형 음극선관은 상기 전장길이 축소에 의해 편향중심(X')이 패널측을 향하여 이동하게 되며, 이에 따라 편향각이 120도 이상으로 증가하게 되었다.

상기 도 2에서는 전자빔이 일반적인 슬롯(3a)이 형성된 섀도우마스크(3)를 통과하는 경우에, 일반적인 음극선관의 편향중심인 X에서 편향되어 상기 섀도우마스크(3)의 슬롯을 θ의 편향각으로 통과하는 경우와, 슬림형 음극선관의 편향중심인 X'에서 편향되어 상기 섀도우마스크(3)의 슬롯을 θ'의 편향각으로 통과하는 경우를 도시하고 있다.

이때, 슬림형 음극선관에 적용되는 섀도우마스크(3)를 통과하는 전자빔의 이동경로를 확인해보면, θ'의 편향각으로 상기 섀도우마스크(3)를 통과하는 전자빔이 섀도우마스크(3) 슬롯의 일측과 충돌하여 간섭되어지는 문제가 발생한다.

한편 도 3은 종래의 음극선관용 섀도우마스크의 정면도로서, 상기 섀도우마 스크(3)의 유효면 중심부로부터 단축을 따라 수직하게 형성된 슬롯열이 상기 섀도우마스크(3)의 장축을 따라 수평 전개되어 복수개로 형성되어 있으며, 상기 섀도우마스크(3)의 중앙부에 형성된 슬롯열과 그에 인접한 슬롯열과의 슬롯 중심간의 거리를 FMPh(First row Mask Ph)라 하고, 상기 섀도우마스크(3)의 유효면 장축 끝단의 슬롯열과 그에 인접한 슬롯열과의 슬롯 중심간의 거리를 LMPh(Last row Mask Ph)라 정의할 수 있다.

상기 섀도우마스크(3)의 슬롯 형태에 따르면 상기 슬롯(3a)은 섀도우마스크(3)의 장축을 따라 동일한 간격으로 배열되어 있거나 또는 슬롯열 함수에 의하여 슬롯간격이 증가 또는 감소되도록 변화된 배열을 가지는데, 일반적으로 섀도우마스크(3)의 중앙부보다 주변부의 슬롯 중심간 거리를 크게 함으로써 상기 섀도우마스크(3)의 곡률형성으로 인한 강도 향상 및 진동에 유리한 구조를 취하며, 상기 중앙부의 인접 슬롯간의 거리 및 주변부의 인접 슬롯간의 거리는 LMPh/FMPh의 값이 약 130% 내지 140%의 값으로 이루어진다.

상기한 바와 같이 슬림형의 음극선관에 종래의 섀도우마스크(3)를 적용하는 경우에는 전자빔이 상기 섀도우마스크(3)에 충돌하여 간섭이 일어나는 문제가 발생하는데, 이를 개선하기 위해서는 전자빔이 통과하는 상기 섀도우마스크(3) 슬롯(3a)의 폭의 길이를 크게 하는 방안을 고려할 수 있다.

그러나, 상기 섀도우마스크(3) 슬롯(3a)의 폭의 길이를 크게 하는 경우에는 섀도우마스크(3)의 슬롯(3a) 부분의 증가로 인한 마스크 강도 약화, 진동 등에 의한 품질 악화로 이어지며, 섀도우마스크(3)의 열변형 현상이 증가하게 되어 음극선 관의 화상구현시 색순도에 불리하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 상기 섀도우마스크(3)의 슬롯이 증가하는 경우에도 불구하고 섀도우마스크(3)의 수평피치(Ph)를 종래와 동일하게 적용하는 경우, 전자빔에 의한 간섭현상 발생비율은 줄어들 수 있으나, 상기한 바와 같은 섀도우마스크(3)의 구조강도 약화로 인해 발생하는 음극선관의 품질 악화를 방지할 수 없는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 슬림형 음극선관에 적용되는 섀도우마스크의 슬롯의 폭이 증가되는 경우, 상기 섀도우마스크의 수평피치를 변형시켜 마스크의 강도약화 및 열변형 열위 등의 문제점을 개선할 수 있는 음극선관용 섀도우마스크를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우마스크는 전자빔이 통과하는 다수개의 슬롯이 형성되어 전자빔 색선별 작용을 하는 섀도우마스크를 포함하여 구성되는 음극선관에 있어서, 상기 섀도우마스크의 슬롯 중심에서 인접한 슬롯 중심까지의 수평거리를 Ph라 할 때, 상기 섀도우마스크는 중앙부의 Ph(A) 및 유효면 대각 끝단부의 Ph(F)가 140% < F/A ≤ 180%의 범위를 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 상기 섀도우마스크는 중앙부의 Ph(A) 및 유효면 대각 끝단부의 Ph(F)가 150% < F/A ≤ 180%의 범위를 더 만족하도록 구성한다.

더 바람직하게는, 상기 섀도우마스크의 유효면 장축 끝단의 Ph를 D라고 할 때 140% < D/A ≤ 180%의 범위를 더 만족하거나, 상기 섀도우마스크의 중앙부에서 단축을 따라 1/2 되는 지점에서의 Ph를 B라고 하고, 유효면 장축 끝단에서 단축을 따라 1/2 되는 지점에서의 Ph를 E라고 할 때 140% < E/B ≤ 180%의 범위를 더 만족하도록 구성하며, 상기 섀도우마스크의 유효면 단축 끝단의 Ph를 C라고 할 때, 상기 섀도우마스크는 140% < F/C ≤ 180%의 범위를 더 만족하도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 섀도우마스크는 상기와 같은 조건을 만족하는 경우에 있어서 장축을 따라 1/2되는 지점에서부터의 슬롯의 Ph가 연속적으로 증가하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용됨을 명시한다.

도 4는 슬롯의 폭이 증가된 섀도우마스크를 나타내는 도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 섀도우마스크(3)가 슬림형 음극선관에 적용되는 경우, 상기 전자빔의 간섭에 관계하는 슬롯의 섀도우마스크(3)의 주변측 부분을 더 깎아 실선으로 도시된 바와 같은 형태로 형성하여 전자빔의 간섭을 방지할 수 있다. 이에 따라 상기 섀도우마스크(3)의 슬롯(3a)의 패널측을 향하는 부분인 대공부(3b)의 길이가 일반적인 섀도우마스크(3)에 형성된 슬롯(3a)의 대공부(3b)에 비해 길어지게 된다.

한편, 도 5는 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우마스크의 정면도, 도 6은 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우마스크의 슬롯을 나타내는 도 5의 일부 확대도이다.

상기 도 5는 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우마스크(3)의 제 1사분면의 정면을 도시하였으며, 상기 섀도우마스크(3)의 중앙부에서 단축을 따라 수직하게 첫 번째 슬롯열이 형성되어 있으며, 이와 나란하게 상기 장축을 따라 수평 전개되어 복수개의 슬롯열이 형성되어 있다. 또한 도 6은 상기 복수개의 슬롯열 중 어느 하나의 슬롯열과 이에 인접한 슬롯열간의 수평피치(Ph)를 나타낸다.

상기 섀도우마스크(3)의 중앙부에 형성된 슬롯열은, 장축을 따라 수평 전개되어 형성되는 슬롯열의 개수가 홀수 또는 짝수인지에 따라, 섀도우마스크(3)의 단축과 일치되도록 형성될 수 있으며 또는 상기 단축에서 소정의 거리만큼 떨어져 상기 단축과 평행하게 형성될 수 있다.

특히, 상기 섀도우마스크(3)의 장축과 단축의 교차점(o)을 기준으로 하여 상기 첫 번째 슬롯열 중앙부의 슬롯 중심으로부터 인접한 두 번째 슬롯열의 슬롯 중심간의 수평피치(Ph)를 A라고 정의하며, 단축방향 1/2되는 지점에서의 첫 번째 슬롯열과 인접한 두 번째 슬롯열의 수평피치(Ph)를 B로 정의하고, 단축 끝단에서의 첫 번째 슬롯열의 인접한 슬롯열과의 수평피치(Ph)를 C로 정의한다.

이와 마찬가지로 상기 섀도우마스크(3)의 장축방향 끝단에서 단축을 따라 평 행하게 형성된 슬롯열을 n번째 슬롯열이라 할 때, n번째 슬롯열과 인접한 n-1번째 슬롯열간의 수평피치(Ph)가 정의되며, 상기 유효면 장축 끝단의 슬롯 중심으로부터 인접한 슬롯열의 슬롯 중심간의 수평피치(Ph)를 D로 정의하며, 상기 유효면 장축 끝단으로부터 단축방향 1/2되는 지점에서의 n 번째 슬롯열과 인접한 n-1 번째 슬롯열의 수평피치(Ph)를 E로 정의하고, 유효면 대각 끝단에서의 n 번째 슬롯열과 이에 인접한 슬롯열과의 수평피치(Ph)를 F로 정의할 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상기 섀도우마스크(3)에 형성되는 슬롯의 수평피치(Ph)가 섀도우마스크(3)의 중앙부에서 유효면 장축 끝단부로 갈수록 길게 형성되는데, 그 수평피치(Ph)의 비율에 따른 강도특성 및 도밍특성을 하기하는 표 1 내지 표 4를 참조하여 설명한다.

편향각°	F/A	D/A	E/B	F/C	Drop(G)	Doming(㎛)
90	134%	130%	132%	136%	22.5	20.2
106	134%	130%	132%	136%	19.2	22
110	134%	130%	132%	136%	18.4	26
120	134%	130%	132%	136%	15.5	29.2
125	134%	130%	132%	136%	14.6	35.2
130	134%	130%	132%	136%	12	39

상기 표 1은 서로 다른 편향각을 갖는 각각의 음극선관에 있어서 일반적으로 수평피치(Ph)가 짧게 형성된 섀도우마스크(3)를 적용시켰을 경우에 강도특성 및 도밍특성을 나타내며, 슬림형이 아닌 일반 음극선관의 경우 편향각 특성이 대략 110°이하로 형성된다.

일반적으로 강도특성은 15G 이상인 값을 만족하는 것이 바람직하며, 상기 표에 나타난 바와 같이 편향각 120°이상의 광각화된 음극선관에 있어서 슬롯(3a)의 대공부(3b)의 길이가 증가한 섀도우마스크의 수평피치(Ph)를 종래와 동일하게 적용하였을 경우 강도특성이 악화될 뿐만 아니라, 도밍특성 또한 악화되어 전자빔의 섀도우마스크(3)와 충돌시 도밍현상으로 인한 품질열화의 문제가 발생하게 된다.

편향각°	F/A	D/A	E/B	F/C	Drop(G)	Doming(㎛)
120	140%	145%	145%	145%	17.2	26.8
125	140%	145%	145%	145%	16.1	32.1
130	140%	145%	145%	145%	13.9	36.8

편향각°	F/A	D/A	E/B	F/C	Drop(G)	Doming(㎛)
120	145%	145%	145%	145%	18.2	25.4
125	145%	145%	145%	145%	17	30
130	145%	145%	145%	145%	15.1	34.2

편향각°	F/A	D/A	E/B	F/C	Drop(G)	Doming(㎛)
120	150%	145%	145%	145%	19.6	24.3
125	150%	145%	145%	145%	18.36	28.8
130	150%	145%	145%	145%	17.1	32

상기 표 2 내지 표 4는 섀도우마스크(3)를 본 발명에 따른 수평피치(Ph)의 비율을 적용하여 슬롯(3a)을 형성한 경우의 강도특성 및 도밍특성을 나타내는 표이며, 특히 섀도우마스크 중앙부 슬롯의 수평피치(A)와 섀도우마스크 유효면 대각 끝단 슬롯의 수평피치(F)와의 비를 가변한 경우에 있어서의 특성을 나타낸다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이 F/A를 140%를 적용하고, D/A, E/B 및 F/C를 각각 145%를 적용한 경우에 있어서, 상기 비율이 적용된 슬롯(3a)이 형성된 섀도우마스크의 경우 강도특성이 120°, 125° 및 130°에서 각각 17.2, 16.1, 13.9의 값을 나타내어 종래의 수평피치(Ph)를 짧게 가져간 섀도우마스크(3)를 적용했을때와 비교하여 약 10%의 향상된 효과를 볼 수 있다.

이와 마찬가지로 도밍현상 또한 종래의 수평피치(Ph)를 적용한 경우에 비하여 약 10%의 개선효과를 가지는 것을 볼 수 있다.

상기와 같은 강도특성이 향상되는 이유는 g = C*E*t/(r*R²)로 정의되어지는 섀도우마스크(3)의 강도특성이 상기 슬롯(3a)의 섀도우마스크(3)에 대한 면적비율이 감소됨으로써 탄성계수(E)값이 상승함으로 인한 것이며, 이에 따라 강도특성이 강화된 섀도우마스크(3)는 전자빔 충돌에 의한 도밍현상에도 개선된 성능을 나타내게 된다.

상기 표 3 및 표 4는 첫 번째 슬롯열 중앙부의 수평피치(Ph)인 A값과 유효면 대각 끝단의 슬롯의 수평피치(Ph)인 F 값의 비(F/A)를 각각 145% 및 150%를 적용한 경우를 나타내며, 상기 표에 도시된 바와 같이 F/A를 140%를 적용한 경우에 비하여 강도특성 및 도밍특성이 향상된 것을 볼 수 있다.

특히 편향각 130°이상의 음극선관의 경우, 상기 F/A를 140%를 적용한 경우에 비하여 강도특성이 15G 이상으로 형성됨으로써 강도약화, 진동 등에 의한 품질 악화에 충분한 대응이 가능하도록 할 수 있다.

한편, 상기 수평피치(Ph)가 과도하게 크게 형성되는 경우에는 섀도우마스크(3)의 동일면적당 전자빔이 통과하는 슬롯(3a)의 면적비가 과도하게 줄어듬으로써 해상도의 저하가 발생할 수 있으므로, 이에 대응하기 위하여 상기 첫 번째 슬롯열의 인접한 슬롯열과의 수평피치(Ph)와 n 번째 슬롯열의 인접한 슬롯열과의 수평피치(Ph)의 비는 180% 이하의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 음극선관의 설계시 퓨리티 특성의 향상을 위해 상기 섀도우마스크(3)의 유효면 전영역에서 전자빔 배열을 G/R의 값이 약 1이 되도록 하여 패널 내면의 형광막에 전자빔이 정확히 타격하도록 하는데, 상기 G/R은 다음과 같은 수식에 의해 표현될 수 있다.

상기 수식에서 So는 편향면에서 중심 전자빔과 측면 전자빔간의 거리, Qo는 섀도우마스크(3)의 슬롯(3a)에서 패널 내면까지의 거리, Lo는 편향요크의 전자빔 편향중심에서 패널 내면까지의 거리를 나타낸다.

광각화된 슬림형 음극선관에 있어서 섀도우마스크(3)에 곡률을 형성하면 상기 Qo 값이 증가하게 되어 퓨리티 특성이 저하된다. 따라서 상기 섀도우마스크(3)의 곡률설계에 일정한 제한이 가해질 수 밖에 없는데, 상기한 바와 같이 섀도우마스크(3)의 주변부를 향하여 수평피치(Ph)를 크게 가져감으로써 상기 G/R을 대략 1의 값으로 유지하면서 Qo값을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 상기 퓨리티 특성의 저하를 방지하면서 광각화된 슬림형 음극선관에 적용되는 섀도우마스크(3)의 곡률 설계를 용이하게 할 수 있다.

한편, 상기 섀도우마스크(3)가 상기와 같은 본 발명에 따른 수평피치(Ph)의 비율조건을 만족하는 경우에 있어서, 음극선관의 슬림화로 인한 편향각도의 증가에 대응하여 상기 섀도우마스크(3)의 장축을 따라 1/2되는 지점에서부터 슬롯(3a)의 대공부(3b)가 크게 형성되는데, 이에 따라 본 발명의 섀도우마스크(3)의 경우 상기 장축을 따라 1/2되는 지점에서부터 슬롯의 수평피치(Ph)가 연속적으로 증가하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에 의한 음극선관용 섀도우마스크를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

상기한 바와 같이 중앙부 대비 센터부의 수평피치를 소정의 비율로 증가시켜 구성되는 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우마스크는, 광각화된 슬림형 음극선관에 있어서 섀도우마스크에 형성된 슬롯의 폭이 커짐으로 인해 발생하는 마스크 강도 약화 및 열변형 열위 등의 문제점을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 전자빔이 통과하는 다수개의 슬롯이 형성되어 전자빔 색선별 작용을 하는 섀도우마스크를 포함하여 구성되는 음극선관에 있어서,

   상기 섀도우마스크의 슬롯 중심에서 인접한 슬롯 중심까지의 수평거리를 Ph라 할 때, 상기 섀도우마스크는 중앙부의 Ph(A) 및 유효면 대각 끝단부의 Ph(F)가 다음의 식을 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.

   140% < F/A ≤ 180%
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 섀도우마스크의 유효면 장축 끝단의 Ph를 D라고 할 때, 상기 섀도우마스크는 다음의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.

   140% < D/A ≤ 180%
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 섀도우마스크의 중앙부에서 단축을 따라 1/2 되는 지점에서의 Ph를 B라고 하고, 유효면 장축 끝단에서 단축을 따라 1/2 되는 지점에서의 Ph를 E라고 할 때, 상기 섀도우마스크는 다음의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.

   140% < E/B ≤ 180%
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 섀도우마스크의 유효면 단축 끝단의 Ph를 C라고 할 때, 상기 섀도우마스크는 다음의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.

   140% < F/C ≤ 180%
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 섀도우마스크는 중앙부의 Ph(A) 및 유효면 대각 끝단부의 Ph(F)가 다음의 식을 더 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.

   150% ≤ F/A ≤ 180%
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 섀도우마스크는 편향각도 120도 이상의 슬림형 음극선관에 적용되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.
7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 섀도우마스크는 상기와 같은 조건을 만족하는 경우에 있어서,

   중앙부에서 장축을 따라 1/2되는 지점에서부터의 슬롯의 Ph가 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.

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