KR20000050616A - 칼라음극선관용 섀도우마스크 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 섀도우마스크의 구조강도를 보강하기 위한 칼라음극선관용 섀도우마스크에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 섀도우마스크의 유효면 내에 장축방향으로 소정 깊이를 가진 복수의 비드가 형성된 것을 특징으로 하며,

이에 따라, 음극선관의 평면화에 따른 마스크의 곡률반경 증가에도 충분한 강성을 유지할 수 있으며, 이에 따라 외력에 의한 진동특성 및 낙하 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

칼라음극선관용 섀도우마스크{Shadow mask for color CRT}

본 발명은 칼라음극선관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섀도우마스크의 구조강도를 확보하여 평면화에 따른 곡률증가에 대처하도록 한 칼라음극선관용 섀도우마스크에 관한 것이다.

일반적으로, 칼라음극선관은 텔레비젼 수상기를 비롯하여 오실로스코우프나 레이다의 관측용 등으로 가장 널리 사용되는 표시장치이다.

또한, 칼라음극선관은 전기적인 신호로 수신된 영상정보를 시각정보로 변환시켜주는 전광소자인 광의 3원색 발광 스펙트럼을 갖는 적, 녹, 청형광체 화소들과, 광흡수성 물질인 흑연(Graphite), 그리고 휘도 향상을 위한 알루미늄막 등으로 이루어진 형광막을 통해 칼라 영상을 재현시켜 인간의 시각에 전달해주는 역할을 하는 기기이다.

이러한 칼라음극선관으로 도 1과 같은 장치가 있다.

도 1 에 제시된 장치를 종래의 기술에 따른 칼라음극선관의 한 예로서 설명한다.

도시된 바와 같이, 내측면에 적, 녹, 청의 형광막(1)이 형성된 패널(2)과, 패널(2)의 후단에 융착된 깔때기 형상의 펀넬(3)과, 펀넬(3)의 네크(4)에 봉입되어 전자빔(5)을 방사하는 전자총(6)과, 형광막(1)과 소정거리 이격되어 전자빔(5)의 색선별 역할을 하는 섀도우마스크(7)와, 섀도우마스크(7)가 패널(2) 내면과 소정거리 이격되도록 지지하는 프레임(8)과, 네크(4)의 외곽부에 장착되어 수평편향자계 및 수직편향자계에 의해 전자빔(5)을 화면의 전영역으로 편향시키는 편향요크(9)로 구성된다.

이와 같은 상태에서 전원이 인가되면 전자총(6)으로부터 전자빔(5)이 방사되며, 이 전자빔(5)이 편향요크(9)에 의한 수평편향자계 및 수직편향자계에 의해 일정각으로 편향되어 섀도우마스크(7)의 개공을 통과한 후 패널(2) 내면의 형광막(1)을 타격함으로써 화상이 구현된다.

이때, 도 2와 같이 패널(2) 내면과 섀도우마스크(7)는 거의 동일한 곡률을 가지게 되는데, 패널(2) 내면의 곡률반경을 Rp, 섀도우마스크(7)의 곡률반경을 Rm이라 하면, 대각축을 기준으로 0.70＜Rm/Rp의 관계를 가지는 것이 보통이다.

이 경우, 패널(2) 내면의 곡률반경이 주어지면 섀도우마스크(7)의 곡률반경 및 곡률형상은 패널(2) 내면의 곡률과 기하학적인 구조를 이루며, 섀도우마스크(7)의 곡률반경은 패널(2) 내면의 곡률반경 크기에 종속되는 구조로 되어 있다.

도 3은 음극선관의 각 부분 치수를 설명한 것으로, 음극선관의 퓨리티 특성을 향상시키기 위하여 섀도우마스크(7)의 유효면 전영역에서의 전자빔(5) 배열을 G/R=1.0(Just)로 설계하게 되며, 이는 다음의 식1과 같은 관계를 갖는다.

[식 1]

Beam Grouping Rate = (3×S×Q)/(Ph×L)

여기서, Beam Grouping Rate : 3개의 전자빔 간격(빔 배열), S : 주사선 간격, Q : 섀도우마스크(7)의 슬롯(7a)에서 패널(2) 내면까지의 거리, Ph : 섀도우마스크(7)의 슬롯(7a) 중심에서 인접 슬롯(7a) 중심까지의 수평거리, L : 편향요크(9)의 전자빔 편향중심에서 패널(2) 내면까지의 거리이다.

도 4는 상기한 G/R값에 따른 전자빔(5)의 배열을 도시한 것으로, G/R=1.0(Just)로 설정되지 않았을 경우에는 전자빔(5)의 위치가 어긋나게 되어 퓨리티 특성이 악화되는 것을 알 수 있다.

한편, 최근에는 고화질의 음극선관이 요구되며, 이러한 추세에 따라 화면의 대형화, 평면화가 시도되고 있다.

따라서, 패널(2) 내면의 곡률이 평면화되고, 섀도우마스크(7)의 곡률도 패널(2) 내면의 곡률에 따라 곡률 반경이 커져 섀도우마스크(7) 자체의 구조강도가 약해지게 된다.

이와 같이 섀도우마스크(7)의 구조강도가 약해지게 되면 외력에 의한 진동 및 낙하특성이 현저하게 저하되는 문제가 있다.

따라서, 섀도우마스크(7) 자체의 곡률반경을 줄일 필요가 있으며, 이 곡률반경의 변화는 빔 배열(G/R)이 일정할 경우에 섀도우마스크(7)의 피치(Ph) 변화로써 가능하다.

즉, 패널(2) 내면 곡률이 결정되면 편향요크 성분인 S값에 따른 위치별 전자빔 입사각도가 결정되며, 주어진 영상신호에 맞는 스크린의 해상도를 만족하기 위한 섀도우마스크(7)의 한계 수평피치 Ph가 결정된다.

또한, 칼라음극선관의 패널(2), 펀넬(3), 편향요크(9)의 위치가 결정되면 편향요크(9)의 편향중심에서 패널(2) 내면까지의 거리 L이 정해진다.

이때, L 및 S는 상수로 결정되므로 섀도우마스크(7)의 곡률반경 크기 및 형상을 변화시키기 위해서는 섀도우마스크(7)의 피치(Ph)를 변화시켜야 되며, 섀도우마스크(7)의 곡률반경을 줄이려면 상기한 Beam Grouping Rate식에서 섀도우마스크(7)의 피치(Ph)를 크게 형성해야 함을 알 수 있다.

도 5는 섀도우마스크(7)의 피치 변화를 도시한 것으로, 도 5a와 같이 섀도우마스크(7)의 중심에서 수평방향으로 갈수록 피치(Ph)의 전개를 크게 함으로써 섀도우마스크(7)의 곡률반경을 작게 설계할 수 있다.

즉, 도면에서 Ph₀＜Ph₁＜Ph₂…＜Ph_n의 관계를 만족하도록 섀도우마스크(7)의 피치를 설정하는 것이다.

여기서, 섀도우마스크(7)의 유효면 크기가 정해져 있으므로 수직방향의 피치 전개를 함에 있어서는 도 5b와 같이 Ph_{0 0}＞Ph_{0 n}, Ph_{n/2 0}≒Ph_{n/2 n}, Ph_{n 0}＜Ph_{n n}의 관계를 만족하도록 적절한 피치 변경이 요구됨을 알 수 있다.

그러나 이러한 섀도우마스크의 곡률반경 크기 및 형상의 변경은 정밀한 작업을 요하므로 작업성이 저하됨은 물론 적정한 기준치를 설정하기 매우 어려우며, 패널이 평면화될수록 섀도우마스크의 곡률 변경에 한계가 있어 섀도우마스크 자체의 강성을 보전하기 어렵게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 도 6과 같이 섀도우마스크(7)의 상단에서 하단방향으로 비드(Bead)(10)와 같은 2중곡률을 사용하는 방안을 제안하였는데, 이는 노광기의 광원이 선광원이고 또한 노광기가 화면의 단축방향으로 구동하기 때문에 비드(10)의 형성부위에서 도 7과 같이 형광체(R)(G)(B)의 폭이 점차적으로 좁아지는 문제를 유발하며, 이로 인해 음극선관 구동시 화이트 패턴을 띄우게 되면 유효화면에 비드(10)가 삽입된 곳이 어둡게 나타나 화이트 유니포미티를 저하시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 섀도우마스크의 강성을 보강하여 칼라음극선관의 퓨리티 특성 및 진동특성을 개선한 칼라음극선관용 섀도우마스크를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 칼라음극선관의 구성도이고,

도 2는 일반적인 칼라음극선관의 패널부 상세도이고,

도 3a, 도 3b는 일반적인 칼라음극선관의 치수 설명도이고,

도 4는 일반적인 칼라음극선관의 빔 그루핑 레이트에 따른 각 전자빔의 배열을 나타낸 도면이고,

도 5는 종래 섀도우마스크의 피치 전개도로서,

도 5a는 수평방향 전개도이고,

도 5b는 수직방향 전개도이고,

도 6은 종래 섀도우마스크에 수직방향 비드 형성시 상태도로서,

도 6a는 정면도이고,

도 6b는 도 6a의 A-A' 단면도이고,

도 7은 형광체의 배열을 비교한 도면으로서,

도 7a는 정상배열의 경우이고,

도 7b는 도 6을 적용한 경우이고,

도 8은 본 발명에 의한 섀도우마스크의 구성도로서,

도 8a는 정면도이고,

도 8b는 도 8a의 B-B' 단면도이고,

도 9는 본 발명에 따른 패널부 상세도이고,

도 10은 섀도우마스크의 곡률에 따른 버클링 강도 비교도로서,

도 10a는 곡률이 일정한 경우이고,

도 10b는 본 발명에 따른 경우이고,

도 11은 버클링 강도 변화에 따른 그래프이고,

도 12는 노광장치 상세도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 형광막2 : 패널

7 : 섀도우마스크7a : 슬롯

7b : 브리지10' : 장축방향 비드(Bead)

11 : 노광기12 : 광원

13 : 광원 중첩구간

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼라음극선관용 섀도우마스크는, 진공 외관용기를 이루는 패널 및 펀넬의 내부에 전자빔을 통과시키는 돗트 또는 슬롯형의 무수히 많은 개공을 갖는 섀도우마스크를 포함한 칼라음극선관에 있어서:

상기 섀도우마스크의 유효면 내에는,

그 장축방향으로 소정 깊이를 가진 복수의 비드가 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 복수의 비드는 상기 섀도우마스크의 중앙부를 중심으로 대칭 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 비드의 깊이는 관계식

(여기서 k=(3*S)/(Ph-L), q : 비드깊이, S : 편향요크 성분, Q : 섀도우마스크의 슬롯에서 패널 내면까지의 거리, Ph : 섀도우마스크의 슬롯 중심에서 인접 슬롯 중심까지의 거리, L : 편향요크의 전자빔 편향중심에서 패널 내면까지의 거리이다)을 만족하는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 q값이 Q를 중심으로 +이면 상기 비드의 방향은 상기 펀넬방향이며; 상기 q값이 Q를 중심으로 -이면 상기 비드의 방향은 상기 패널방향인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 섀도우마스크가 평면화되어 그 곡률반경이 커지더라도 항상 일정한 강성을 보전할 수 있게 되어 평면화 추세에 원활히 적응할 수 있으며, 외력에 의한 진동이나 낙하 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 칼라음극선관용 섀도우마스크의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 도 1 내지 도 7과 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호를 부여하여 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

도 8은 본 발명에 의한 섀도우마스크의 구성도로서, 도 8a는 정면도이고, 도 8b는 도 8a의 B-B' 단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 패널부 상세도이고, 도 10은 섀도우마스크의 곡률에 따른 버클링 강도 비교도로서, 도 10a는 곡률이 일정한 경우이고, 도 10b는 본 발명에 따른 경우이고, 도 11은 버클링 강도 변화에 따른 그래프이고, 도 12는 노광장치 상세도이다.

본 실시 예는 칼라음극선관의 평면화 추세에 부합되는 섀도우마스크(7)를 형성하기 위한 것으로, 도 8과 같이 본 발명에 따른 칼라음극선관의 섀도우마스크(7)는 그 장축방향으로 복수의 비드(10')가 형성된 것이 특징이다.

이때, 복수의 비드(10')는 일정한 깊이를 가지며, 그 깊이가 너무 깊으면 섀도우마스크(7)의 위치에 의해 결정되는 빔 그루핑레이트가 커지게 되어 미스랜딩량이 증가되며, 퓨리티 특성이 악화되므로 관계식을 만족하도록 설정함이 바람직하다.

여기서, k=(3*S)/(Ph-L), q : 비드깊이, S : 주사선 간격, Q : 섀도우마스크의 슬롯에서 패널 내면까지의 거리, Ph : 섀도우마스크의 슬롯 중심에서 인접 슬롯 중심까지의 거리, L : 편향요크의 전자빔 편향중심에서 패널 내면까지의 거리이다.

이와 같이 하면, q값이 Q를 중심으로 +이면 비드(10')의 방향은 펀넬(3) 방향이 되며, q값이 Q를 중심으로 -이면 비드(10')의 방향은 패널(2) 방향이 된다.

또한, 복수의 비드(10')는 섀도우마스크(7)의 중앙부를 중심으로 대칭 형상을 이루도록 하여 섀도우마스크(7)가 전체적으로 일정한 강성을 지니도록 함이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 칼라음극선관용 섀도우마스크의 작용을 설명하면 다음과 같다.

일반적으로, 패널(2) 내면의 곡률값이 곡률반경 대표값 4R(1R=1.767×대각길이) 이상일 때 평면감을 느끼며, 이러한 패널(2) 내면의 곡률에 따라 섀도우마스크(7)의 곡률이 결정됨은 전술한 바 있다.

일 예로, 도 9와 같이 패널(2)의 대각길이가 676㎜인 경우, 패널(2)의 내면 곡률과 섀도우마스크(7)의 곡률 사이에는 0.7＜Rm/Rp와 같은 관계가 성립되므로 섀도우마스크(7)의 곡률반경은 Rm＞3300이지만 섀도우마스크(7) 중앙부의 곡률반경은 대표 곡률반경 크기의 약 1.5배로서 약 Rm≒5000 정도로 나타나 거의 평면에 근접된 곡률반경을 가지게 된다.

이럴 경우의 버클링 강도(Pcr)는 도 10에 나타낸 바와 같다.

즉, 강도에 대해 이상적인 경우는 도 10a와 같은 구면형태로서 곡률반경이 작을수록 버클링 강도가 크게 나타난다. 즉, 강한 힘에 견딜 수 있는 곡률구조를 가짐을 의미한다.

이에 반해, 도 10b는 섀도우마스크(7)의 평면화에 따른 일반적인 경향으로서, 섀도우마스크(7)의 중앙부 곡률반경이 주변부보다 약 1.5배 크게 형성되므로 조그만 하중이 주어질 경우에도 수직방향으로만 응력이 발생되어 주어진 하중만큼의 대항 응력이 필요한 것이다.

이러한 버클링 강도(Pcr)를 식으로 나타내면 아래의 식 2와 같다.

[식 2]

여기서,,이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 거의 평면형인 섀도우마스크(7)의 형상에 따른 대항응력의 확보를 위해 섀도우마스크(7)의 유효면 내에 장축방향으로 비드(10')를 형성한 것이다.

즉, 이러한 비드(10')의 형성은 섀도우마스크(7)의 곡률반경의 평면화에 따른 중앙부의 하중 집중현상에 대해 대항응력을 크게 하는 방향으로 작용되는 것이다.

도 11은 섀도우마스크(7)에 장축방향으로 3개의 비드(10')를 형성한 것과 일반적인 섀도우마스크(7)의 강도를 비교한 그래프로서, 도시된 바와 같이 통상적으로 곡률반경이 커지게 되면 기하급수적으로 버클링 강도가 줄어들게 되나, 비드(10')가 형성된 섀도우마스크(7)의 강도를 그렇지 않은 것과 비교할 경우에는 월등히 우수하게 나타남을 알 수 있다.

여기서, 섀도우마스크(7)의 장축방향으로 비드(10')를 형성함에 있어 형광체의 도포특성이나 스크린의 품위를 반드시 고려하여야 하며, 일 예로 섀도우마스크(7)의 단축방향으로 비드(10)를 형성한 경우에는 형광체(R)(G)(B)의 폭이 좁아져 스크린의 품위가 저하됨은 전술한 바 있다.

칼라음극선관의 경우 형광막(1) 패턴이 크게 도트형과 스트라이프형으로 구분되며, 이 중 스트라이프형 형광막(1)을 형성하기 위한 섀도우마스크(7)로는 수직방향으로 브리지(7b)를 가지며 마스크 포밍방식을 채택한 슬롯형 섀도우마스크와, 수직방향으로 브리지없이 텐션을 사용하여 프레임에 용접되는 그릴형 섀도우마스크가 있다.

여기서, 본 발명에 따른 섀도우마스크(7)로서 슬롯형 섀도우마스크를 예로 하여 스트라이프형 형광막(1)을 형성하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 12와 같이 노광기(11)의 경우 광원(12)은 단축방향의 선광원을 사용하게 되며, 광원(12)의 구동방향 역시 단축방향으로 구동되므로 섀도우마스크(7)의 슬롯(7a)을 통과하는 광원(12)과 인접한 슬롯(7a)을 통과하는 광원(12)의 중첩현상에 의해 중첩구간(13)이 발생되므로 섀도우마스크(7)의 수직방향 브리지(7b)에 의해 발생될 수 있는 그림자와 상관없이 균일한 스트라이프형 형광막(1)을 형성할 수 있다.

이때, 선광원을 사용하는 것은 스크린에 스트라이프 형상의 형광막을 형성하는 데 있어 고정된 광원보다 단축방향으로 구동시킴으로써 스트라이프의 직진성을 향상시키는 효과를 가져오기 때문이다.

이와 같이, 단축방향의 노광 선광원을 사용함으로써 섀도우마스크(7)의 유효면 내에 장축방향의 비드(10')를 형성하더라도 상기에서 설명한 바와 같은 수직방향의 브리지(7b)가 스크린 상에 영향을 미치지 않는 것과 동일한 원리에서 균일한 스프라이프형 형광막을 형성할 수 있는 것이다.

한편, 비교 예로서 종래의 기술, 즉 다시 말해서 섀도우마스크의 단축방향으로 비드를 형성하여 형광막 형성시 형광체의 폭이 좁아지게 됨으로써 퓨리티 불량을 유발하여 스크린의 품위가 저하되는 것과 달리, 본 발명은 장축방향으로 비드를 형성하여 스크린의 품위 저하없이 섀도우마스크 자체의 강도를 보강함을 알 수 있다.

이 결과에서, 본 발명에 의하면 음극선관의 평면화에 따른 마스크의 곡률반경 증가에도 충분한 강성을 유지할 수 있으며, 외력에 의한 진동특성 즉 하울링 특성을 개선할 수 있는 이점이 있다.

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

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

상술한 설명으로부터 분명한 것은, 본 발명은 음극선관의 평면화에 따른 마스크의 곡률반경 증가에도 충분한 강성을 유지할 수 있으며, 이에 따라 외력에 의한 진동특성 및 낙하 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다는 것이다.

Claims (4)

1. 진공 외관용기를 이루는 패널 및 펀넬의 내부에 전자빔을 통과시키는 돗트 또는 슬롯형의 무수히 많은 개공을 갖는 섀도우마스크를 포함한 칼라음극선관에 있어서:

   상기 섀도우마스크의 유효면 내에는,

   그 장축방향으로 소정 깊이를 가진 복수의 비드가 형성된 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 비드는 상기 섀도우마스크의 중앙부를 중심으로 대칭 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 비드의 깊이는,

   하기 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크

   [관계식]

   (여기서 k=(3*S)/(Ph-L), q : 비드깊이, S : 편향요크 성분, Q : 섀도우마스크의 슬롯에서 패널 내면까지의 거리, Ph : 섀도우마스크의 슬롯 중심에서 인접 슬롯 중심까지의 거리, L : 편향요크의 전자빔 편향중심에서 패널 내면까지의 거리이다).
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 q값이 Q를 중심으로 +이면 상기 비드의 방향은 상기 펀넬방향이며;

   상기 q값이 Q를 중심으로 -이면 상기 비드의 방향은 상기 패널방향인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크.