KR19980061775U - 섀도우 마스크 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 완전 평면 형태의 패널(panel)에 사용되는 섀도우 마스크 구조에 관한 것으로서, 다수의 육각형 구멍이 벌집형(honeycomb type)으로 배열되어 전자총으로부터의 전자빔이 선별적으로 통과될 수 있도록 구성된 섀도우 마스크 구조를 제공함으로써, 섀도우 마스크의 설치시에 미리 가해진 상태로 유지되는 인장력을 보다 충분하게 확보할 수 있으며, 이로 인해 전자빔의 충돌에 의해 열이 발생하더라도 섀도우 마스크가 늘어나지 않아 색 번짐을 방지하여 화질을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

섀도우 마스크 구조

본 고안은 음극선관(CRT: Cathode Ray Tube)의 섀도우 마스크(Shadow Mask)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 섀도우 마스크의 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 음극선관은 R, G, B 전자빔을 선별 수단인 섀도우 마스크를 통해 선별한 후 R, G, B 형광체가 순차 배열되어 있는 형광면을 타격하게 함으로써 소정의 화상을 재현하게 된다.

상기한 바와 같은 음극선관은 형광막과 섀도우 마스크가 설치되어 있는 패널과, 상기한 패널과 결합됨과 아울러 내, 외장 흑연막과 편향 요오크가 설치되어 있는 펀넬(funnel)과, 상기한 펀넬과 결합되고 전자총이 설치되는 네크로 구성되어 있다.

상기한 음극선관은 전자총에서 방출되는 R, G, B 전자빔을 편향 요오크에 의해 X, Y축으로 편향시켜 패널에 형성된 형광막의 전면에 전자빔이 충돌하도록 함으로써 선택된 형광체를 발광시켜 소정의 화상 및 색을 재생하게 되는 것이다.

여기서, 상기한 R, G, B 전자빔은 섀도우 마스크를 통과하면서 선별되어 선택된 R, G, B 형광체중 하나에 충돌하게 되는 바, 상기한 전자빔은 약70％정도가 섀도우 마스크에 충돌하여 반사되고, 나머지 약 30％정도만 형광체에 도달하게 된다.

상기한 70％정도의 전자빔은 섀도우 마스크에 충돌하면서 충돌 에너지가 열 에너지로 변환되고, 상기한 열에너지는 섀도우 마스크를 가열하게 됨으로써 섀도우 마스크가 패널 방향으로 부풀게 되는 도밍(Doming) 현상이 발생된다.

상기한 도밍 현상이 발생되면 섀도우 마스크의 곡률이 변화되어 전자빔의 궤적이 변화되므로 색 번짐현상이 발생되어 화질이 저하된다.

그래서, 상기와 같은 문제점을 방지하기 위하여 섀도우 마스크를 평면상으로 설치함과 아울러 패널을 비교적 평면에 근사하도록 제작한 소위 평면 음극선관이 개발되었다.

상기한 평면 음극선관에 채용되는 섀도우 마스크는 일정한 곡률을 가지고 후크 스프링에 의해 패널의 스터드 핀에 결합되는 섀도우 마스크에 비해 열 팽창율이 작은 재질을 사용하게 되는 바, 이는 평면상인 패널에 형성된 레일에 인장된 상태로 접합되어 있게 된다.

즉, 섀도우 마스크가 인장된 상태로 패널에 결합됨으로써 열 팽창에 의한 섀도우 마스크의 변형을 최소화하여 보다 정확한 포커스를 유지하도록 하는 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 섀도우 마스크의 구조는 일반적으로 도 1과 도 2에 도시된 바와 같은 도트 형(Dot Type)과 스트라이프형(Stripe Type)이 있으며, 상기 도 2에 도시된 바와 같은 스트라이프형은 상기한 바와 같은 평면 음극선관에 사용될 때 패널에 인장된 상태로 설치되어야 하는 바, 지나치게 인장력이 가해지는 경우에는 섀도우 마스크가 찢어지는 현상이 발생되어 도밍 현상을 방지하기 위한 충분한 인장력을 가하지 못하는 문제점이 있다.

따라서 본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 보다 강한 인장력에서도 그 내구성을 유지할 수 있도록 한 평면 음극선관에 사용되는 섀도우 마스크 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 도트형 섀도우 마스크의 구조를 도시하는 도면,

도 2는 종래의 스트라이프형 섀도우 마스크의 구조를 도시하는 도면,

도 3은 본 고안에 따른 벌집형 섀도우 마스크의 구조를 도시하는 도면,

도 4a 및 도 4b는 종래의 스트라이프형 섀도우 마스크와 본 고안에 따른 섀도우 마스크의 모델링 형태를 도시하는 도면,

도 5는 도 4b와 같은 직선형 섀도우 마스크 모델링의 응력 해석 결과를 도시하는 도면,

도 6은 도 4a와 같은 벌집형 섀도우 마스크 모델링의 응력 해석 결과를 도시하는 도면이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 육각형 구멍2,3: 최소 유효 면적

4: 유공부5: 무공부

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 섀도우 마스크 구조는 다수의 육각형 구멍이 벌집형(honeycomb type)으로 배열되어 전자총으로부터의 전자빔이 선별적으로 통과될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 섀도우 마스크 구조를 도시한 것으로서, 다수의 육각형 구멍(1)이 벌집형(honeycomb type)으로 배열되어 전자총으로부터의 전자빔이 선별적으로 통과될 수 있도록 구성되어 있으며, 상기 육각형 구멍(1)은 정육각형 구조로 하였다.

상기한 바와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같은 구조의 섀도우 마스크를 평면 음극선관에 적용하는 경우 섀도우 마스크를 조립 할 시 상하 좌우 방향으로 사전에 인장력을 가하여 조립하며, 조립 후에는 섀도우 마스크 상에 인장 응력이 남아있는 상태로 한다.

이때, 상기 전자빔의 통과를 위해 마련한 육각형 구멍의 배열에 의해 형성되는 벌집형 구조는 상하 좌우 방향의 인장 및 압축력에 대해 그 작용력을 120°방향의 분력으로 나뉘게 함으로써 섀도우 마스크를 이루는 구성부재에 발생되는 응력이 종래의 스트라이프형에 비해 작아지므로 섀도우 마스크의 변형이 최소화된다.

따라서, 상기와 같은 벌집형 구조를 갖는 섀도우 마스크는 종래의 스트라이프형 섀도우 마스크에 비해 충분히 큰 인장력으로 설치될 수 있어, 전자빔의 충돌에 의한 열로 인한 열 팽창이 일어나더라도 미리 가해져있는 충분한 인장력에 의해 섀도우 마스크가 늘어나지 않아 섀도우 마스크의 육각형 구멍과 형광면의 형광체 사이의 1:1 대응 위치가 지속적으로 유지되도록 하여 색번짐 현상을 방지할 수 있다.

여기서, 상기와 같은 벌집형 구조를 갖는 섀도우 마스크의 효과를 가시적으로 살펴보기 위해, 도 4a 및 도 4b와 같이 종래의 스트라이프형 섀도우 마스크 및 본 고안에 따른 벌집형 섀도우 마스크를 해석하기 위한 모델링을 하고, 이중에서 최소의 유효 면적(2,3)을 해석하기로 한다.

상기 도 4a와 같은 스트라이프형 구조는 도 2의 구조와 다소 상이하지만 거의 유사한 구조이며, 상기와 같이 약간의 상이한 구조는 본 고안에 따른 벌집형 섀도우 마스크와의 형상을 최대한 유사하게 일치시키기 위해서이다.

또한, 종래의 직선형 섀도우 마스크와 본 고안의 벌집형 섀도우 마스크의 최대 집중 응력을 공정하게 비교하기 위하여, 섀도우 마스크의 유공부(有孔部)(4)와 무공부(無孔部)(5) 사이의 비율을 동일하게 하고, 상하 좌우 방향으로 동일한 힘을 가하였다.

참고로 종래의 직선형 섀도우 마스크와 본 고안의 벌집형 섀도우 마스크의 상대 비교인 점을 감안하여, 해석을 위한 물성치는 가상으로 동일한 값을 적용하였으며, 비록 절대값은 다를 수 있으나 둘 사이의 상대 비교는 가능하도록 하였다.

도 5는 상기 도 4a와 같은 종래의 스트라이프형 섀도우 마스크의 응력 해석 결과 특성을 도시하고 있으며, 도 6은 상기 도 4b와 같은 본 고안의 벌집형 섀도우 마스크의 응력 해석 결과 특성을 도시하고 있는 바, 각각 선택된 최소 유효 단면적(2,3)에 X,Y축 방향으로 인장력을 가한 상태에서 각 부위에서 발생되는 응력의 분포를 각각 구분되는 색상으로 표시하고 있으며, 해당하는 색상의 상대적인 응력수치가 우측의 막대 인덱스에 표현되어 있다.

참고로 첨부된 도면이 흑백상태이므로 색상의 표현이 이루어지지 않은 상태이나 해당 명암과 수치의 대응 상태로 응력의 발생상태를 확인할 수 있다.

여기서, 상기한 바와 같은 응력 해석 결과를 종래의 스트라이프형과 본 고안의 벌집형에 대해 최대로 발생되는 응력의 수치가 3.26E01과 2.47E01로 나타나므로 상기 본 고안에 따른 벌집형 섀도우 마스크에서는 종래의 스트라이프형에 비해 약 32%정도 저감된 최대 응력이 발생됨을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 고안에 따른 벌집형 구조를 갖는 섀도우 마스크를 사용하게 되면, 섀도우 마스크의 설치시에 미리 가해진 상태로 유지되는 인장력을 보다 충분하게 확보할 수 있으며, 이로 인해 전자빔의 충돌에 의해 열이 발생하더라도 섀도우 마스크가 늘어나지 않아 색번짐을 방지하여 화질을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 다수의 육각형 구멍이 벌집형(honeycomb type)으로 배열되어 전자총으로부터의 전자빔이 선별적으로 통과될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 육각형 구멍은 정육각형 구조로 된 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크 구조.