KR19980087384A - 컬러음극선관 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러음극선관에 관한 것으로서, 패널의 형광체 스크린과 대향하여 설치된 섀도우 마스크는 직사각형상의 마스크 본체와 마스크 본체의 둘레부에 고정된 직사각형상의 마스크 프레임을 갖고 있고, 마스크 본체는 한쌍의 장변(長邊)과 한쌍의 단변(短邊)을 갖고, 이러한 장변은 마스크 프레임의 장측벽(長側壁)에 각각 용접되고, 단변은 마스크 프레임의 단측벽(短側壁)에 각각 용접되어 있으며, 마스크 프레임의 장측벽 및 단측벽은 각각 마스크 홀더를 통해 패널에 지지되고, 각 마스크 홀더는 마스크 프레임에 용접된 고착부와, 패널의 스터드 핀에 걸어맞춘 걸어맞춤부를 갖고 있으며, 마스크 본체의 장변과 마스크 프레임의 장측벽과의 용접위치는 단축에서 어긋나 있는 동시에 마스크 본체의 단변과 마스크 프레임의 단측벽과의 용접위치는 장축에서 어긋나 있는 것을 특징으로 한다.

Description

컬러음극선관
본 발명은 섀도우 마스크를 구비한 컬러음극선관에 관한 것이다.
일반적으로 컬러음극선관은 주변부에 스커트(skirt)부가 설치된 거의 직사각형상의 패널과 퍼넬을 갖는 외관용기를 구비하고, 패널의 내면에는 적, 청, 녹으로 각각 발광하는 다수의 3색 형광체층으로 이루어진 형광체 스크린이 설치되어 있다. 퍼넬의 네크(neck) 내에는 형광체 스크린을 향하여 전자빔을 방출하는 전자총이 배치되어 있다. 또, 형광체 스크린의 내측에는 이 형광체 스크린과 소정 간격을 두고 대향한 섀도우 마스크가 배치되어 있다.
그리고, 상기 컬러음극선관은 전자총에서 방출된 전자빔을 편향장치에 의해 편향하는 동시에 섀도우 마스크에 의해 선별하고, 형광체 스크린을 수평, 수직 주사하는 것에 의해 컬러화상을 표시한다.
섀도우 마스크는 형광체 스크린과 대향하는 면에 다수의 전자빔 통과구멍이 형성된 거의 직사각형상의 마스크 본체와, 이 마스크 본체의 주변부에 용접된 직사각형상의 마스크 프레임을 갖고, 마스크 프레임의 측벽에는 판형상의 프레임 홀더가 용접되어 있다. 그리고, 섀도우 마스크는 패널의 스커트부에 설치된 스터드 핀(stud pin)에 프레임 홀더를 거는 것에 의해 패널의 내측에 지지되어 있다.
마스크 프레임에 대한 마스크 본체의 부착구조로서 마스크 본체의 각 코너부 및 각 측변의 중앙부근의 1점 또는 복수점을 마스크 프레임에 용접한 것이 많이 이용되고 있다.
또, 패널에 대한 섀도우 마스크의 지지구조로서 마스크 프레임의 측변의 거의 중앙부근에 용접된 띠판 형상의 프레임 홀더로 지지하는 것이 있다. 일반적으로 이와 같은 섀도우 마스크 및 그 지지구조는 마스크 본체와 마스크 프레임은 마스크 프레임과 마스크 홀더와의 용접점을 피하고 프레임 홀더의 스터드 핀을 거는 측에서 조금 떨어진 위치에서 용접되고 있다.
한편, 컬러음극선관은 전자총에서 방출된 전자빔 가운데 형광체 스크린에 입사하는 전자빔은 전체의 30% 이하이고, 그 이외의 대부분의 전자빔은 섀도우 마스크에 충돌한다. 그리고, 전자빔의 운동 에너지는 열에너지로 변환되어 섀도우 마스크 및 프레임 홀더를 가열한다. 이 가열에 의해 섀도우 마스크가 열팽창하면 섀도우 마스크에 의해 성형된 전자빔 스폿과 3색 형광체층과의 상대위치 관계에 어긋남이 생기고, 결국 형광체층에 대한 전자빔의 랜딩 어긋남이 생겨서 그 결과, 색순도가 악화된다.
이와 같은 전자빔의 랜딩 어긋남에는 컬러음극선관의 동작개시 초기, 주로 마스크 본체가 가열되어 열팽창하기 위해 생기는 랜딩 어긋남과 컬러음극선관의 장시간 동작시, 가열되어 마스크 본체의 열이 마스크 프레임과 프레임 홀더에 전달되어 마스크 프레임과 프레임 홀더가 열팽창하기 위해 생기는 랜딩 어긋남(장시간 퓨리티 드리프트(purity drift))이 있다.
이 섀도우 마스크의 열팽창에 의한 랜딩 어긋남을 경감하기 위해 통상의 연강(mild steel)으로 이루어진 마스크 본체 대신에 저열팽창의 인바(invar)(철니켈합금)로 마스크 본체를 형성한 것이 있다. 이 경우, 마스크 본체 자신의 열팽창은 작게 억제되는 것이 가능하다.
그러나, 장시간 동작시에 마스크 프레임 및 프레임 홀더의 열팽창이 생긴 경우, 마스크 본체에 국부적으로 상하, 좌우, 회전방향 등의 비대칭 방향의 변위가 생기고, 3색 형광체층에 대한 전자빔의 랜딩이 상하, 좌우, 회전방향 등의 비대칭 방향으로 어긋나는 현상이 일어난다.
즉, 가열된 마스크 본체의 열팽창은 마스크 프레임이 부착되지 않은 경우는 방사방향에 대칭적으로 열팽창하기 때문에 원리적으로는 상하, 좌우, 회전방향 등의 비대칭 방향의 어긋남은 생기지 않는다. 이 때문에 상기한 상하, 좌우, 회전방향 등의 비대칭 방향의 어긋남은 마스크 본체에 대한 마스크 프레임의 부착구조 및 섀도우 마스크의 지지구조에 의해 생기는 것으로 추정된다.
여기에서 마스크 본체가 저열팽창의 인바, 마스크 프레임이 연강, 프레임 홀더가 스테인레스강으로 이루어지는 섀도우 마스크에 대해 생각하면, 이 마스크 본체의 열팽창은 마스크 프레임의 열팽창의 약 1/10로 작아진다. 그 때문에 이 섀도우 마스크가 열팽창하면 마스크 본체는 마스크 프레임의 열팽창에 의해 바깥쪽으로 당겨지지만, 이 마스크 프레임의 열팽창은 마스크 본체의 스커트부에서 흡수되어 실질적으로 마스크 본체의 유효부에 영향을 미치지 않는다.
그러나, 마스크 프레임의 열팽창에 의해 예를 들면 마스크 프레임 단변에서의 마스크 본체 용접점은 상하방향(Y축방향)으로 움직이고, 그 결과 마스크 본체의 단변 주변부는 상하방향으로 변위한다. 마찬가지로 마스크 본체의 장변 주변부는 마스크 프레임의 열팽창에 의해 좌우방향(X축방향)으로 변위한다. 그리고, 마스크 본체의 둘레부는 이러한 상하좌우 방향의 어긋남에 의해 전체적으로 회전방향으로 변위한다.
따라서, 상기 컬러음극선관에서는 3색 형광체층에 대한 전자빔의 랜딩이 화면의 상하, 좌우, 회전방향 등의 비대칭 방향으로 어긋나, 화이트 유니포미티(white uniformity)가 악화된다.
상기 마스크 프레임 및 마스크 홀더의 열팽창 가운데, 마스크 프레임의 열팽창에 의해 빔 스폿이 화면 외부둘레 방향으로 이동하는 색순도 악화는 사용되는 고휘도 상태를 상정하여 컬러음극선관의 출하조정의 단계에서 전자빔을 미리 화면 내부둘레 방향으로 조정하여 어느 정도 억제하는 것이 가능하다. 그러나, 고휘도시의 마스크 홀더의 작용에 의한 색순도 악화는 출하조정에 있어서 컬러음극선관의 구조상, 전자빔의 회전방향의 조정을 할 수 없기 때문에 회전방향의 색순도 악화를 미리 조정하여 억제할 수 없다.
이 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 마스크 프레임 및 프레임 홀더의 열팽창에 의해 생기는 형광체층에 대한 전자빔의 랜딩 어긋남을 경감하고, 색순도가 향상된 컬러음극선관을 제공하는 것에 있다.
도 1 내지 도 7b는 이 발명의 제 1 실시예에 관련된 컬러음극선관을 나타내고,
도 1은 상기 컬러음극선관의 단면도,
도 2는 섀도우 마스크의 사시도,
도 3은 상기 섀도우 마스크의 일부를 나타낸 측면도,
도 4는 상기 컬러음극선관의 패널과 섀도우 마스크와의 부착상태를 나타낸 단면도,
도 5a는 상기 섀도우 마스크의 마스크 프레임, 마스크 본체 및 마스크 홀더의 용접위치의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 5b는 도 5a와 열팽창 계수가 다른 마스크 프레임 및 마스크 홀더를 이용한 경우의 용접위치의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 6은 마스크 프레임, 마스크 홀더가 열팽창할 때의 마스크 프레임, 마스크 본체 및 마스크 홀더의 상태를 나타낸 단면도,
도 7a는 마스크 프레임 및 마스크 홀더가 각각 길이방향으로 열팽창한 상태를 나타낸 측면도,
도 7b는 마스크 프레임의 열팽창에 의해 마스크 홀더가 눌리는 상태를 나타낸 평면도,
도 8은 이 발명의 제 2 실시예에 관련된 컬러음극선관에 있어서, 섀도우 마스크와 마스크 홀더와의 배치관계를 나타낸 단면도,
도 9는 제 2 실시예에 있어서, 마스크 프레임, 마스크 홀더가 열팽창한 때의 마스크 프레임, 마스크 본체 및 마스크 홀더의 상태를 나타낸 단면도 및
도 10은 이 발명의 제 3 실시예에 관련된 컬러음극선관에 있어서, 섀도우 마스크와 마스크 홀더와의 배치관계를 나타낸 단면도이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10: 진공 외관용기 16a: 장변(섀도우 마스크의 스커트부)
16b: 단변(섀도우 마스크의 스커트부)
17a: 장측벽(마스크 프레임) 17b: 단측벽(마스크 프레임)
18a: 고착부(마스크 홀더) 18b: 걸어맞춤부(마스크 홀더)
18c: 경사부(마스크 홀더) 20: 유효부(패널)
21: 스커트부(패널) 22: 패널
23: 네크 24: 퍼넬
25: 형광체 스크린 26: 섀도우 마스크
28(R, G, B): 전자빔 29: 전자총
30: 편향요크 32: 유효면(섀도우 마스크)
33: 스커트부(섀도우 마스크) 34: 마스크 본체
35: 측벽(마스크 프레임) 36: 마스크 프레임
38: 스터드 핀 39: 마스크 홀더
41a: 용접위치(장변(16a)과 장측벽(17a))
41b: 용접위치(단변(16b)과 단측벽(17b))
43: 용접위치(마스크 홀더(39)와 마스크 프레임(36))
45: 화살표(도 6) 46: 화살표(도 6)
48: 화살표(도 9) 49: 화살표(도 9)
상기 목적을 달성하기 위해 이 발명에 관련된 컬러음극선관은 관축을 통해 서로 직교하는 장축 및 단축을 갖고 있는 동시에 내면에 형광체 스크린이 설치된 거의 직사각형상의 유효부와, 상기 유효부의 측둘레를 따라 설치된 거의 직사각형상의 스커트부를 갖고, 상기 스커트부는 각각 상기 장축 및 단축과 평행하게 늘어난 4개의 측벽을 구비하고 있는 패널과, 상기 스커트부에 고정되고, 각각 상기 장축 및 단축상에 위치한 복수의 스터드 핀과, 상기 형광체 스크린에 대향한 거의 직사각형상의 마스크 본체와 마스크 본체의 둘레부에 고정된 거의 직사각형상의 마스크 프레임을 갖는 섀도우 마스크, 상기 마스크 본체는 상기 패널의 장축 및 단축에 대응하는 장축 및 단축과 상기 장축에 평행한 한쌍의 장변 및 상기 단축에 평행한 한쌍의 단변을 갖고, 상기 마스크 프레임은 각각 상기 마스크 본체의 장변에 용접되어 거의 평행하게 대향한 한쌍의 장측벽과, 각각 마스크 본체의 단변에 용접되어 거의 평행하게 대향한 한쌍의 단측벽을 갖고 있고, 상기 마스크 프레임의 적어도 3개의 측벽에 설치되고, 상기 섀도우 마스크를 상기 패널에 대해 지지된 복수의 마스크 홀더와, 각 마스크 홀더는 상기 마스크 프레임에 용접된 고착부와, 대응하는 상기 스터드 핀에 걸어맞춘 걸어맞춤부를 갖고, 상기 마스크 프레임의 측벽의 길이방향으로 따라 늘어나 있는 것을 구비하고 있다.
상기 마스크 본체의 장변과 마스크 프레임의 장측벽과의 용접위치는 상기 단축에서 어긋나 있는 동시에 상기 마스크 본체의 단변과 마스크 프레임의 단측벽과의 용접위치는 상기 장축에서 어긋나 있다.
또, 이 발명에 의하면 상기 마스크 프레임의 열팽창 계수를 αF, 각 마스크 홀더의 열팽창 계수를 αH, 마스크 프레임의 장측벽 및 단측벽의 각각에 있어서 상기 마스크 본체와의 용접위치에서 상기 마스크 홀더와의 용접위치까지의 거리를 LF, 상기 각 마스크 홀더의 상기 마스크 프레임과의 용접위치에서 스터드 핀의 중심축까지의 거리를 LH로 할 때,
의 관계를 갖고 있다.
상기한 바와 같이 구성된 컬러음극선관에 의하면 마스크 본체의 장변과 마스크 프레임의 장측벽과의 용접위치는 상기 단축에서 어긋나 있는 동시에 상기 마스크 본체의 단변과 마스크 프레임의 단측벽과의 용접위치는 상기 장축에서 어긋나 있다. 이와 같이 용접위치를 장축, 또는 단축에서 어긋나게 하는 것에 의해 마스크 프레임의 각 측벽 및 마스크 본체의 각 변에 있어서 용접위치의 양측 부분은 길이가 다르게 되어 그 결과, 열팽창에 의한 변형량도 다르다.
한편, 마스크 본체는 마스크 프레임에 비해 열팽창 계수가 작기 때문에 마스크 프레임 및 마스크 홀더가 열팽창할 때, 마스크 본체는 마스크 프레임과의 용접위치를 중심으로 하여 회전, 또는 대각방향으로 이동하도록 변형한다. 이 이동의 방향을 마스크 홀더의 작용에 의한 마스크 프레임의 이동을 상쇄하는 방향으로 하는 것에 의해 마스크 본체를 실질적으로 정위치로 유지할 수 있고, 전자빔의 랜딩 어긋남을 저감하고, 색순도의 향상을 꾀하는 것이 가능하게 된다.
또, 마스크 프레임과 마스크 본체의 각 변과의 용접위치를 마스크 프레임 및 마스크 홀더의 열팽창 계수에 따라 적절히 섀도우 마스크의 장축 및 단축에 대해 마스크 프레임과 마스크 홀더와의 용접위치의 반대측 또는 마스크 프레임과 마스크 홀더와의 용접위치측에 어긋나 있다. 따라서, 마스크 프레임의 측벽에 부착된 마스크 홀더에 의해 섀도우 마스크를 지지하는 경우에 나타나는 특유의 랜딩변화를 상쇄하여 색순도가 향상된 컬러음극선관을 얻을 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 이 발명의 실시형태에 관련된 컬러음극선관에 대해 상세하게 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이 컬러음극선관은 진공 외관용기(10)를 구비하고 있다. 이 진공 외관용기(10)는 곡면으로 이루어진 유효부(20) 및 유효부의 주변부에 세워 설치된 스커트부(21)를 구비한 거의 직사각형상의 패널(22)과, 일단부가 원통형상의 네크(23)를 구성하고 있는 동시에 스커트부에 접합된 퍼넬(24)을 갖고 있다. 패널(22)의 유효부(20)의 내면에는 적, 녹, 청으로 각각 발광하는 복수의 형광체층과 그 사이를 매우는 광흡수층으로 이루어진 형광체 스크린(25)이 설치되어 있다. 또, 진공 외관용기(10)내에는 형광체 스크린(25)과 대향 또는 소정 간격 떨어져서 섀도우 마스크(26)가 배치되어 있다.
퍼넬(24)의 네크(23)내에는 형광체 스크린(25)을 향하여 전자빔(28B, 28G, 28R)을 방출하는 전자총(29)이 배치되어 있다. 퍼넬(24)의 외부 둘레에는 전자빔을 편향하는 편향요크(30)가 장착되어 있다.
그리고, 컬러음극선관은 전자총(29)에서 방출된 전자빔(28B, 28G, 28R)을 편향장치(30)가 발생하는 자계에 의해 편향하고, 섀도우 마스크(26)를 통해 형광체 스크린(25)을 수평, 수직 주사하는 것에 의해 컬러화상을 표시한다.
도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 섀도우 마스크(26)는 거의 직사각형상의 마스크 본체(34)와, 이 마스크 본체가 부착된 직사각형상의 마스크 프레임(36)을 구비하고 있다. 마스크 본체(34)는 다수의 전자빔 통과구멍이 설치되어 있는 동시에 형광체 스크린(25)과 대향한 곡면으로 이루어진 유효면(32)과, 유효면(32)의 둘레에 설치된 스커트부(33)를 갖고 있다. 마스크 프레임(36)은 마스크 본체(34)의 스커트부(33)에 용접된 측벽(35)을 갖고, 단면 L자 형상으로 형성되어 있다. 마스크 본체(34)는 인바 등의 저열팽창재로 형성되고 마스크 프레임(36)은 냉간압축강판(cold rolled steel) 등의 철재로 구성되어 있다.
마스크 본체(34)는 컬러음극선관의 관축(Z)이 통하는 중심(C)과, 이 중심(C)을 통하는 동시에 서로 직교하는 수평축(X) 및 수직축(Y)을 갖고 있다. 또, 스커트부(33)는 수평축(X)에 평행한 한쌍의 장변(16a)과 수직축(Y)에 평행한 한쌍의 단변(16b)을 갖고 있다. 또, 마스크 프레임(36)은 수평축(X)에 평행한 한쌍의 장측벽(17a)과 수직축(Y)에 평행한 한쌍의 단측벽(17b)을 갖는 대략 직사각형상으로 형성되어 있다.
그리고, 이 섀도우 마스크(26)는 변상(邊上) 4핀 방식에 의해 패널(22)에 지지되고 있다. 즉, 패널(22)은 섀도우 마스크(26)의 수평축 및 수직축에 대응하는 수평축(X) 및 수직축(Y)을 갖고, 스커트부(21)는 수평축과 평행한 한쌍의 장측벽과 수평축과 평행한 한쌍의 단측벽을 갖고 있다. 그리고, 이러한 장측벽 및 단측벽의 각 중간부에는 스터드 핀(38)이 세워 설치되고, 각각 수평축(X) 및 수직축(Y)상에 위치하고 있다.
또, 마스크 프레임(36)의 장측벽(17a) 및 단측벽(17b)에는 각각 마스크 홀더(39)가 용접고정되고, 이러한 마스크 홀더를 대응하는 스터드 핀(38)에 걸어맞추는 것에 의해 섀도우 마스크(26)는 패널(22)에 지지되고 있다. 각 마스크 홀더(39)는 가늘고 긴 직사각형상판을 꺾어 구부려 형성되고, 마스크 프레임(36)의 측벽에 용접된 고착부(18a)와, 스터드 핀(38)의 걸어맞춤부(18b)와, 이 사이를 경사져서 늘어난 경사부(18c)를 갖고 마스크 프레임의 측벽을 따라 뻗어 있다.
본 실시형태에 있어서 4개의 마스크 홀더(39)는 도 4에 나타낸 바와 같이 홀더(39)가 마스크 본체(34)의 중심(C)에 대해 회전대칭으로 위치하도록 설치되어 있다. 즉, 마스크 홀더(39)는 열팽창에 의한 각 홀더의 작용이 동일한 회전방향으로 이루어지도록 배치되어, 예를 들면 마스크 프레임(36)에 대해 우회전 방향으로 고착되어 있다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 마스크 본체(34)와 마스크 프레임(36)과는 스커트부(33)의 각 코너부를 마스크 프레임이 대응하는 코너부에 용접하는 동시에 스커트부의 장변(16a) 및 단변(16b)의 각 중간부를 마스크 프레임이 대응하는 장측벽(17a) 및 단측벽(17b)에 각각 용접하는 것에 의해 연결되어 있다. 그리고, 장변(16a)과 장측벽(17a)과의 용접위치(41a)는 수직축(Y)에서 어긋나 위치하고 있는 동시에 단변(16b)과 단측벽(17b)와의 용접위치(41b)는 수평축(X)에서 어긋나 위치하고 있다.
수평축(X) 및 수직축(Y)에 대한 용접위치(41a, 41b)의 어긋남은 마스크 프레임(36) 및 마스크 홀더(39)의 재질에 따라 다르다. 즉, 마스크 프레임(36)의 열팽창 계수보다도 마스크 홀더(39)의 열팽창 계수 쪽이 큰 경우, 도 5a에 나타낸 바와 같이 용접위치(41a, 41b)는 수직축(Y) 또는 수평축(X)에 대해 마스크 홀더(39)와 마스크 프레임(36)과의 용접위치(43)의 반대측에 어긋나 설치되어 있다. 반대로 마스크 프레임(36)의 열팽창 계수보다도 마스크 홀더(39)의 열팽창 계수 쪽이 작은 경우, 도 5b에 나타낸 바와 같이 용접위치(41a, 41b)는 수직축(Y) 또는 수평축(X)에 대해 용접위치(43) 측에 어긋나 설치되어 있다.
즉, 컬러음극선관의 장시간 동작시, 마스크 홀더(39)의 마스크 프레임(36)과의 용접위치(43)에서 스터드 핀(38)의 중심까지의 길이방향의 열팽창량이 마스크 프레임의 마스크 본체(34)와의 용접위치(41a, 41b)에서 용접위치(43)까지 사이의 상기 길이방향과 같은 방향의 열팽창량과 거의 같아지도록 마스크 홀더(39)와 마스크 프레임(36)과의 용접위치(43) 및 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)와의 용접위치(41a, 41b)가 설정되어 있다.
바꿔 말하면 마스크 프레임(36)의 열팽창 계수를 αF, 마스크 홀더(39)의 열팽창 계수를 αH, 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)와 용접위치(41a, 41b)에서 마스크 프레임(36)과 마스크 홀더(39)와의 용접위치(43)까지의 거리를 LF, 용접위치(43)에서 스터드 핀(38)의 중심축까지의 거리를 LH로 할 때, 마스크 본체(34)의 장변 및 단변과 마스크 프레임(36)과의 용접위치(41a, 41b)는 각각
(수학식 1)
LF/LH=(0.75∼1.00)×αH/αF
의 관계를 만족하는 위치로 설정되어 있다.
예를 들면 마스크 프레임(36)이 철재, 마스크 홀더(39)가 스테인레스계의 스프링재로 이루어진 경우,
또, 마스크 프레임(36)이 철재, 마스크 홀더(39)가 바이메탈재로 이루어진 경우,
의 관계가 된다.
상기한 바와 같이 구성된 컬러음극선관에 의하면 장시간 동작시, 마스크 본체(34), 마스크 프레임(36) 및 마스크 홀더(39)의 각각이 가열되고, 열팽창한 경우에 나타나는 특유의 랜딩변화, 즉 4개의 홀더(39)가 회전대칭으로 부착된 경우의 회전성분을 포함한 랜딩변화를 저감할 수 있다.
즉, 도 6에 나타낸 바와 같이 마스크 프레임(36)의 장측벽(17a) 및 단측벽(17b)에 마스크 홀더(39)를 회전대칭으로 부착하면 마스크 본체(34), 마스크 프레임(36) 및 홀더(39)가 각각 가열된 경우, 마스크 홀더(39)는 스터드 핀(38)을 고정점으로 하여 길이방향으로 열팽창하고, 마스크 프레임(36)을 화살표(45) 방향으로 회전시킨다. 이것은 주로 다음 두가지 원인에 의한 것이다.
첫번째는 도 7a에 나타낸 바와 같이 마스크 홀더(39)와 마스크 프레임(36)과의 열팽창차에 의한 것이고, 마스크 프레임(36)의 측벽부가 수평 또는 수직축 방향으로 이동하는 이동량과 탄성지지체가 열팽창에 의해 길이가 변화하여 고착점의 위치가 수평 또는 수직축방향으로 이동하는 것에 의해 마스크 프레임(36)의 각 측벽부에 평행한 방향의 힘성분이 생긴다. 두번째는 도 7b에 나타낸 바와 같이 열팽창에 의해 마스크 프레임(36)은 방사방향으로 이동하여 각 마스크 홀더(39)를 패널(22)의 스커트부(21)측으로 누르고, 그 결과 각 마스크 홀더가 뻗은 방향으로 변형하는 것에 의한다. 이것에 의해 마스크 프레임(36)의 각 측벽에 평행한 방향의 힘성분이 생긴다.
그리고, 이러한 두 개의 힘성분에 의해 마스크 프레임(36)의 회전성분이 발생하고, 섀도우 마스크(26)가 중심(C) 방향으로 회전한다. 또, 도 7a, 도 7b에 있어서 파선은 열팽창 후의 상태를 각각 나타내고 있다.
또, 도 6에 나타낸 바와 같이, 마스크 프레임(36)은 그 전체가 열팽창하기 때문에 마스크 본체(34)와 마스크 프레임(36)의 각 측벽과의 용접위치(41a, 41b)는 각각 섀도우 마스크(26)의 수평축(X), 수직축(Y)에서 떨어진 방향으로 이동하려고 한다. 한편, 마스크 본체(34)측에서 보면, 저열팽창재로 이루어진 마스크 본체(34)와 마스크 프레임(36)과의 용접위치(41a, 41b)의 움직임은 마스크 프레임(36)측에 비교하여 작다. 그 때문에, 마스크 본체(34)는 마스크 프레임(36)과의 열팽창차에 의해 화살표(46) 방향으로 회전하는 힘을 받는다.
이 경우, 코너부에서의 마스크 본체(34)와 마스크 프레임(36)과의 용접은 상기 힘에 저항하는 움직임을 하지만, 힘의 절대값으로서 마스크 본체(34)를 화살표(46) 방향으로 회전시키는 힘 쪽이 크고, 결과적으로 마스크 본체(34)는 마스크 프레임(36)내에서 마스크 홀더(39)의 열팽창에 의한 화살표(45) 방향의 회전변위와는 반대 방향으로 회전변위한다.
마스크 프레임(36) 내에서의 마스크 본체(34)의 회전변위량은 용접위치(41a, 41b)가 섀도우 마스크(26)의 수평축(X), 수직축(Y)에서 떨어질수록 커진다. 따라서, 마스크 본체(34)에 대해 열팽창 계수가 큰 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)와 용접위치(41a, 41b) 및 마스크 프레임(36)과 마스크 홀더(39)와의 용접위치(43)를 상기한 바와 같이 설정하는 것에 의해 마스크 본체(34)의 회전을 없애고, 외관상 패널(22)에 대해 섀도우 마스크(26)가 움직이지 않도록 할 수 있다.
또, 상기 실시예에 있어서는 마스크 프레임(36)에 대해 4개의 마스크 홀더(39)를 회전대칭으로 부착한 구성에 대해 설명했는데, 이러한 마스크 홀더(39)는 도 8에 나타낸 바와 같이 섀도우 마스크(26)의 수평축(X) 및 수직축(Y)에 대해 거울면 대칭으로 부착되어 있어도 좋다.
이와 같은 구성에 있어서도 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)와 용접위치(41a, 41b) 및 마스크 프레임(36)과 마스크 홀더(39)와의 용접위치(43)와의 관계는 상기한 실시예와 같이
(수학식 1)
LF/LH=(0.75∼1.00)×αH/αF
의 관계를 만족하도록 설정되어 있다. 또, 다른 구성은 상기 실시예와 동일하고, 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 붙여서 그 상세한 설명을 생략한다.
상기한 바와 같이 4개의 마스크 홀더(39)가 거울면 대칭으로 배치된 컬러음극선관에 있어서 마스크 본체(34), 마스크 프레임(36) 및 홀더(39)가 각각 가열된 경우, 도 9에 나타낸 바와 같이 마스크 홀더(39)는 스터드 핀(38)을 고정점으로 하여 길이방향으로 열팽창하고, 마스크 프레임(36) 및 마스크 본체(34)를 화살표(48) 방향으로 나타낸 대각방향으로 변위시킨다. 그 때문에, 수평 및 수직성분을 갖는 랜딩변화가 나타난다.
그러나, 본 실시예에 의하면 마스크 프레임(36)의 마스크 본체(34)의 각 변과의 용접위치(41a, 41b), 마스크 프레임(36)과 마스크 홀더(39)와의 용접위치(43)를 상기한 바와 같이 설정하는 것에 의해 마스크 본체(34)는 마스크 프레임(36)내에서 마스크 홀더(39)의 열팽창에 의한 대각방향의 변위와는 반대방향인 화살표(49) 방향으로 변위한다. 그것에 의해 마스크 본체(34)의 대각방향의 변위를 없애고, 외관상 패널(22)에 대해 섀도우 마스크(26)가 움직이지 않도록 할 수 있다. 따라서 4개의 마스크 홀더(39)가 섀도우 마스크(26)의 수평축(X) 및 수직축(Y)에 대해 거울면 대칭으로 부착된 경우에도 수평, 수직성분을 갖는 랜딩변화를 저감할 수 있고, 색순도의 악화를 방지할 수 있다.
이상과 같이 상기 구성의 컬러음극선관에 의하면 4개의 마스크 홀더(39)가 회전대칭으로 부착된 경우 및 4개의 마스크 홀더(39)가 거울면 대칭으로 부착된 경우 어느 경우에 있어서도 열팽창에 기인하는 전자빔의 랜딩 어긋남을 저감하고, 색순도가 우수한 화상을 얻을 수 있다.
이하, 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
도 4에 나타낸 바와 같이 4개의 마스크 홀더(39)가 마스크 프레임(36)의 장측벽(17a) 및 단측벽(17b)에 마스크 본체(34)의 중심(C)에 대해 회전대상으로 고정되어 있는 경우에 대해 설명한다.
마스크 본체(34)가 열팽창 계수 αM=0.1×10-5정도의 인바재, 마스크 프레임(36)이 열팽창 계수 αF=1.2×10-5정도의 철재, 마스크 홀더(39)가 열팽창 계수 αH=1.7×10-5정도의 스테인레스계의 스프링재로 이루어지고, 각 마스크 홀더(39)의 마스크 프레임(36)과의 용접위치(43)에서 스터드 핀(38)의 중심축까지의 길이(거리LH)를 40㎜로 한다. 또, 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)의 각 변과의 용접위치(41a, 41b)는 수평축(X) 및 수직축(Y)에 대해 마스크 홀더(39)와 마스크 프레임(36)과의 용접위치(43)의 반대측에 10㎜ 어긋난 위치에 설정되어 있다.
일반적으로 컬러음극선관의 장시간 동작시의 마스크프레임(36)의 온도(tF)는 30∼50℃, 마스크 홀더(39)의 온도(tH)는 그 75∼100% 정도가 된다. 그래서, 컬러음극선관의 장시간 동작시의 마스크 프레임(36)의 온도를 40℃, 마스크 홀더(39)의 온도를 35℃로 하면 마스크 홀더(39)의 열팽창량(△H)은
가 된다.
한편, 마스크 프레임(36)의 마스크 홀더(39)와의 용접위치(43)에서 수평축(X) 또는 수직축(Y) 까지의 부분 열팽창량(△F)은
가 된다.
따라서, 이 경우 도 6에 나타낸 바와 같이 마스크 프레임(36)의 수평축(X) 및 수직축(Y)상의 위치는
만 화살표(45) 방향으로 회전변위하게 된다.
즉, 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)의 각 변과의 용접위치를 수평축(X) 및 수직축(Y)상에 설정하면 마스크 본체(34)는 마스크 프레임의 회전변위에 따라서 4.6㎛ 회전변위하게 된다.
그러나, 이 실시예 1과 같이 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)의 각 변과의 용접위치(41a, 41b)를 섀도우 마스크(26)의 수평축(X) 및 수직축(Y)에 대해 마스크 프레임(36)과 마스크 홀더(39)와의 용접위치(43)의 반대측에 10㎜ 어긋나게 하여 용접위치(43)에서 용접위치(43)에서 용접위치(41a, 41b)까지의 거리(LF)를 50㎜로 하면 수평축 또는 수직축에서 마스크 프레임(36)의 용접위치(41a, 41b)까지의 부분이 10㎜×40℃×1.2×10-5=4.8㎛만 열팽창한다.
이 경우, 마스크 프레임(36)에 대해 열팽창 계수가 약 1/10로 작은 인바재로 이루어진 마스크 본체(34)는 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)와의 용접위치(41a, 41b)의 움직임에 따라 마스크 프레임(36)의 회전방향과는 반대방향으로 4.8㎛ 회전하고, 상기 마스크 프레임(36)의 회전변위를 상쇄한다. 그것에 의해 컬러음극선관의 장시간 동작시, 마스크 본체(34), 마스크 프레임(36) 및 마스크 홀더(39)가 각각 가열되고, 열팽창하기 위해 생기는 랜딩변화를 저감하여 색순도의 악화를 방지한다.
이 경우의 마스크 본체(34), 마스크 프레임(36) 및 홀더(39)의 관계를 일반화하면
=LH×(0.75∼1.00)tH×αH
가 되고,
(수학식 1)
LF/LH=(0.75∼1.00)×αH/αF
가 된다.
또, 마스크 프레임(36)을 철재(αF=1.2×10-5정도), 마스크 홀더(39)를 스테인레스계의 스프링재(αH=1.7×10-5정도)이면, 상기 수학식에서
(수학식 2)
LF=(1.15∼1.45)LH
가 성립한다.
(실시예 2)
도 8에 나타낸 바와 같이 4개의 마스크 홀더(39)가 마스크 프레임(36)의 장측벽 및 단측벽에 섀도우 마스크(26)의 수평축(X) 및 수직축(Y)에 대해 거울면 대칭으로 부착되어 있는 경우에 대해 설명한다.
실시예 1과 같이 마스크 본체(34)가 인바재, 마스크 프레임(36)이 철재, 마스크 홀더(39)가 스테인레스계의 스프링재로 구성되고, 마스크 홀더(39)의 마스크 프레임(36)과의 용접위치(43)에서 스터드 핀(38)의 중심축까지의 거리(LH)를 40㎜로 한다. 이 경우, 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)의 각 변과의 용접위치(41a, 41b)는 섀도우 마스크(26)의 수평축(X) 및 수직축(Y)에 대해 마스크 홀더(39)와 마스크 프레임(36)과의 용접위치(43)의 반대측에 10㎜ 어긋난 위치로 설정되어 있다.
여기에서, 컬러음극선관의 장시간 동작시의 마스크 프레임(36)의 온도를 40℃, 홀더(39)의 온도를 35℃로 하면 홀더(39)의 열팽창량(△H)은
(수학식 4)
△H=40㎜×35℃×1.7×10-5=23.8㎛
가 된다.
한편, 마스크 프레임(36)의 마스크 홀더(39)와의 용접위치(43)에서 수평축(X) 또는 수직축(Y)까지 부분의 열팽창량(△F)은
(수학식 5)
△F=40㎜×40℃×1.2×10-5=19.2㎛
가 되고, 마스크 프레임(36)의 수평축 및 수직축 상의 위치는
(수학식 6)
△H-△F=23.8㎛-19.2㎛=4.6㎛
만 화살표(48)에서 나타낸 대각방향과 평행한 방향으로 변위한다.
이 경우, 마스크 프레임(36)의 마스크 본체(34)의 각 변과의 용접위치(41a, 41b)를 수평축(X) 및 수직축(Y)에 대해 용접위치(43)의 반대측에 10㎜ 어긋나게 하면 마스크 프레임(36)의 수평축 또는 수직축에서 용접위치(41a, 41b)까지의 부분이
만 열팽창하고, 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)와의 용접위치(41a, 41b)를 화살표(49)와는 반대방향의 화살표(49)와 평행한 방향으로 변위시킨다.
따라서, 이 경우도 마스크 프레임(36)에 대해 열팽창 계수가 약 1/10로 작은 인바재로 이루어진 마스크 본체(34)는 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)와의 용접위치(41a, 41b)의 움직임에 따라 변위하고, 컬러음극선관의 장시간 동작시 마스크 본체(34), 마스크 프레임(36) 및 홀더(39)의 열팽창에 기인하는 랜딩변화를 저감하여 색순도의 악화를 방지한다.
이 경우의 마스크 본체(34), 마스크 프레임(36) 및 홀더(39)의 관계를 일반화하면 실시예 1과 같이
(수학식 1)
LF/LH=(0.75∼1.00)αH/αF
가 된다.
또, 마스크 프레임(36)을 철재(αF=1.2×10-5정도), 마스크 홀더(39)를 스테인레스계의 스프링재(αH=1.7×10-5정도)이면 상기 수학식에서
(수학식 2)
LF=(1.15∼1.45)LH
가 성립한다.
(실시예 3)
도 4에 나타낸 바와 같이 4개의 마스크 홀더(39)가 마스크 프레임(36)의 장측벽(17a) 및 단측벽(17b)에 마스크 본체(34)의 중심(C)에 대해 회전대상으로 고정되어 있는 경우에 대해 설명한다.
마스크 본체(34)가 열팽창 계수 αM=0.1×10-5정도의 인바재, 마스크 프레임(36)이 열팽창 계수 αF=1.2×10-5정도의 철재, 마스크 홀더(39)가 열팽창 계수 αH=1.3×10-5정도의 바이메탈재로 이루어지고, 각 마스크 홀더(39)의 마스크 프레임(36)과의 용접위치(43)에서 스터드 핀(38)의 중심축까지의 거리(LH)를 40㎜로 한다. 또, 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)의 각 변과의 용접위치(41a, 41b)는 수평축(X) 및 수직축(Y)에 대해 마스크 홀더(39)와 마스크 프레임(36)과의 용접위치(43)측에 2㎜ 어긋난 위치에 설정되어 있다.
여기에서, 컬러음극선관의 장시간 동작시의 마스크 프레임(36)의 온도를 40℃, 마스크 홀더(39)의 온도를 35℃로 하면 마스크 홀더(39)의 열팽창량(△H)은
가 된다.
한편, 마스크 프레임(36)의 마스크 홀더(39)와의 용접위치(43)에서 수평축(X) 또는 수직축(Y)까지의 부분의 열팽창량(△F)은
(수학식 5)
△F=40㎜×40℃×1.2×10-5=19.2㎛
가 된다.
따라서, 이 경우 마스크 프레임(36)의 수평축(X) 및 수직축(Y)상의 위치는
만 회전변위한다.
이 경우, 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)의 각 변과의 용접위치(41a, 41b)를 섀도우 마스크(26)의 수평축(X) 및 수직축(Y)에 대해 마스크 프레임(36)과 마스크 홀더(39)와의 용접위치(43)측에 2㎜ 어긋나게 하면 수평축 또는 수직축에서 마스크 프레임(36)의 용접위치(41a, 41b)까지의 부분이
만 열팽창한다. 그것에 의해 마스크 프레임(36)과 마스크 본체(34)와의 용접위치(41a, 41b)는 마스크 프레임의 회전방향과 반대방향으로 0.96㎛만 회전하고, 마스크 프레임(36)의 회전변위를 상쇄한다. 따라서,
컬러음극선관의 장시간 동작시, 마스크 본체(34), 마스크 프레임(36) 및 마스크 홀더(39)의 열팽창에 기인하는 랜딩변화를 저감하여 색순도의 악화를 방지한다.
이 경우의 마스크 본체(34), 마스크 프레임(36) 및 홀더(39)의 관계를 일반화하면 실시예 1과 마찬가지로,
(수학식 1)
LF/LH=(0.75∼1.00)αH/αF
가 된다.
또, 마스크 프레임(36)을 철재(αF=1.2×10-5정도), 마스크 홀더(39)를 바이메탈재 스프링재(αH=1.3×10-5정도)이면, 상기 수학식에서
가 성립한다.
또, 상기한 실시예에서는 마스크 프레임과 마스크 홀더와의 용접점의 개수를 특별히 한정하고 있지 않지만, 마스크 프레임과 마스크 홀더를 마스크 홀더의 길이방향에 떨어진 복수점에서 용접하는 경우, 그 복수점의 중점을 마스크 프레임과 마스크 홀더와의 용접위치로서 상기 각 관계식을 만족하도록 설정하는 것에 의해 소망하는 효과를 얻을 수 있다.
또, 이 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 이 발명의 범위내에서 여러 가지로 변형가능하다. 예를 들면 마스크 홀더의 수는 4개로 제한하지 않고, 도 10에 나타낸 바와 같이 3개로 해도 좋다.
도 10에 나타낸 실시예에 의하면 3개의 마스크 홀더(39)는 마스크 프레임(36)의 한쌍의 단측벽(17b)과 1개의 장측벽(17a)에 각각 용접고정되어 있다. 다른 구성은 상기한 실시예와 동일하고, 동일 부분에는 동일 참조부호를 붙여서 그 상세한 설명을 생략한다.
본 실시예에 있어서도 마스크 홀더와 마스크 프레임과의 용접위치(43), 마스크 본체(34)의 각 변과 마스크 프레임(36)과의 용접위치(41a, 41b) 및 스터드 핀(38)의 위치관계를 상기한 실시예와 같이 설정하는 것에 의해 즉 LF/LH=(0.75∼1.00)·αH/αF의 관계를 만족하도록 설정하는 것에 의해 열팽창에 기인하는 전자빔의 랜딩 어긋남을 저감하고, 색순도 및 화이트 유니포미티가 향상된 컬러음극선관을 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 관축을 통해 서로 직교하는 장축 및 단축을 갖고 있는 동시에 내면에 형광체 스크린이 설치된 거의 직사각형상의 유효부와, 상기 유효부의 측둘레에 따라 설치된 거의 직사각형상의 스커트부를 갖고, 상기 스커트부는 각각 상기 장축 및 단축과 평행하게 뻗은 4개의 측벽을 구비하고 있는 패널과, 상기 스커트부에 고정되고, 각각 상기 장축 및 단축 상에 위치한 복수의 스터드 핀과, 상기 형광체 스크린에 대향한 거의 직사각형상의 마스크 본체와 마스크 본체의 둘레부에 고정된 거의 직사각형상의 마스크 프레임을 갖는 섀도우 마스크, 상기 마스크 본체는 상기 패널의 장축 및 단축에 대응하는 장축 및 단축과 상기 장축에 평행한 한쌍의 장변 및 상기 단축에 평행한 한쌍의 단변을 갖고, 상기 마스크 프레임은 각각 상기 마스크 본체의 장변에 용접되어 거의 평행하게 대향한 한쌍의 장측벽과, 각각 마스크 본체의 단변에 용접되어 거의 평행하게 대향한 한쌍의 단측벽을 갖고 있고, 상기 마스크 프레임의 적어도 3개의 측벽에 설치되고, 상기 섀도우 마스크를 상기 패널에 대해 지지한 복수의 마스크 홀더와, 각 마스크 홀더는 상기 마스크 프레임에 용접된 고착부와, 대응하는 상기 스터드 핀의 걸어맞춤부를 갖고, 상기 마스크 프레임의 측벽의 길이방향을 따라 연장되어 있으며, 상기 마스크 본체의 장변과 마스크 프레임의 장측벽과의 용접위치는 상기 단축에서 어긋나 있는 동시에, 상기 마스크 본체의 단변과 마스크 프레임의 단측벽과의 용접위치는 상기 장축에서 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 프레임 홀더와 마스크 프레임과의 용접위치에서 상기 스터드 핀 중심까지의 길이 방향을 따른 상기 마스크 프레임의 열팽창량과, 상기 프레임 홀더의 마스크 프레임과의 용접위치에서 상기 마스크 프레임과 상기 마스크 본체와의 용접위치까지 부분의 상기 길이 방향과 같은 방향의 열팽창량이 거의 같아지도록 상기 프레임 홀더와 마스크 프레임과의 용접위치 및 상기 마스크 프레임과 마스크 본체와의 용접위치가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크 프레임의 열팽창 계수를 αF, 각 마스크 홀더의 열팽창 계수를 αH, 마스크 프레임의 장측벽 및 단측벽의 각각에 있어서, 상기 마스크 본체와의 용접위치에서 상기 마스크 홀더와의 용접위치까지의 거리를 LF, 상기 각 마스크 홀더의 상기 마스크 프레임과의 용접위치에서 스터드 핀의 중심축까지의 거리를 LH로 할 때,
    (수학식 1)
    LF/LH=(0.75∼1.00)×αH/αF
    의 관계를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 마스크 프레임이 철재, 각 마스크 홀더가 스테인레스계의 스프링재로 각각 형성되고,
    (수학식 2)
    LF=(1.15∼1.45)×LH
    의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 마스크 프레임이 철재, 상기 각 마스크 홀더가 바이메탈재로 각각 형성되고,
    (수학식 3)
    LF=(0.90∼1.15)×LH
    의 관계를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 각 마스크 홀더는 마스크 프레임보다도 큰 열팽창 계수를 갖고, 상기 마스크 본체의 장변과 마스크 프레임의 장측벽과의 용접위치는 상기 단축에 대해 상기 마스크 홀더와 마스크 프레임과의 용접위치와 반대측에 어긋나 있는 동시에 상기 마스크 본체의 단변과 마스크 프레임의 단측벽과의 용접위치는 상기 장축에 대해 상기 마스크 홀더와 마스크 프레임과의 용접위치와 반대측에 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 각 마스크 홀더는 마스크 프레임보다도 작은 열팽창 계수를 갖고, 상기 마스크 본체의 장변과 마스크 프레임의 장측벽과의 용접위치는 상기 단축에 대해 상기 마스크 홀더와 마스크 프레임과의 용접위치측에 어긋나 있는 동시에 상기 마스크 본체의 단변과 마스크 프레임의 단측벽과의 용접위치는 상기 장축에 대해 상기 마스크 홀더와 마스크 프레임과의 용접위치측에 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 마스크 홀더는 상기 마스크 프레임의 한쌍의 장측벽 및 한쌍의 단측벽에 각각 설치되어 있는 동시에 상기 관축을 중심으로 하여 회전대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 마스크 홀더는 상기 마스크 프레임의 한쌍의 장측벽 및 한쌍의 단측벽에 각각 설치되어 있는 동시에 상기 단측벽 상에 설치된 한쌍의 마스크 홀더는 상기 단축에 대해 대칭으로 배치되고, 상기 장측벽 상에 설치된 한쌍의 마스크 홀더는 상기 장축에 대해 대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.
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