KR20000055518A - 칼라 음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패널이 높은 웨지율을 갖더라도 섀도우마스크 또는 스크린이 최적의 형태로 설계되거나 패널의 흡광계수가 최적한 값으로 설정되어 우수한 브라이트 유니포머티(B/U) 특성이 획득되도록 한 컬러 음극선관에 관한 것이다.

개시된 본 발명에 따른 컬러 음극선관은, 웨지율이 200% 이상인 패널의 흡광계수(K)가 0.04858∼0.01758 이며, 스크린의 코너부 BM도트경(A)이 센터부 BM도트경보다 대략 100∼127% 더 크고, 섀도우마스크의 코너부 슬롯폭(B)이 센터부 슬롯폭보다 대략 105∼133% 더 크며, 패널의 웨지율이 변경되는 조건에 수반하여 상기한 K, A, B 중에서 적어도 어느 하나 이상 값이 변화되어 된 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 패널의 웨지율이 200% 이상인 경우에도 50% 이상의 B/U 특성이 확보되며, 패널을 제조함에 있어서 클리어 유리를 사용하지 않고 틴트 유리를 사용할 수 있으므로 종래 기술과 대비하면 코스트가 감소될 뿐만 아니라 컬러 음극선관의 중량이 감소되는 이점이 있다.

Description

컬러 음극선관{Color cathode-ray tube}

본 발명은 패널이 높은 웨지(wedge)율을 갖는 컬러 음극선관(cathode-ray tube)에서 섀도우마스크 또는 스크린이 최적의 형태로 설계되거나 패널의 흡광계수가 최적한 값으로 설정되어 우수한 브라이트 유니포머티(Bright Uniformity; B/U) 특성이 획득되도록 한 것이다.

주지와 같이, 전자관의 일종인 컬러 음극선관은, 텔레비전 수상기를 비롯하여 오실로스코프나 레이다의 관측용 등 다방면으로 가장 널리 사용되는 표시장치이다.

이러한 컬러 음극선관은 3원색 음극선관으로도 불려지는데, 그 이유는 적, 녹, 청의 3원색을 가색 혼합하여 각종 색을 재현하는 원리가 적용되기 때문이다.

즉, 3색 형광체 및 3개의 음극이 사용되고, 이 음극에서 방출된 전자에 의해 만들어지는 전자빔을 3색 형광체가 도포된 스크린에 랜딩(Randing)시켜 정보표시를 수행한다.

이와 같은 컬러 음극선관으로서, 도 1에 제시된 섀도우마스크형 컬러 음극선관을 종래 기술의 한 예로, 설명한다.

도 1은 상기 섀도우마스크형 컬러 음극선관의 개략적인 구성도이고, 도 2는 스크린의 부분적인 구성도이며, 도 3은 섀도우마스크의 개략적인 사시도이다.

상기 컬러 음극선관은, 거의 직사각형 형상의 유리제 패널(1)과, 이 패널(1)에 결합된 깔때기 형상의 유리제 펀넬(2)과, 이 펀넬(2)의 직경이 작은 단부에 연이어 설치된 원통 형상의 유리제 네크(3)에 의해 형성되며, 네크(3) 내에는 인라인 방식으로 전자총(4)이 설치·봉입된다.

패널(1)의 내면에는 형광체가 도포된 스크린(5)이 설치되며, 이 스크린(5)으로부터 소정 거리로 이격되어 색선별을 위한 섀도우마스크(6)가 설치되고, 펀넬(2)의 네크(3)측 근방의 외측에는 핀쿠션형 수평 편향자계와 베럴형 수직 편향자계를 발생하는 편향요크(7)가 장착된다.

여기서, 스크린(5)은, 패널(1)의 내측 유효면에서 BM(Black Matrix)도트(5a)를 제외한 전영역에 걸쳐 흑색의 도료로 메운 BM층(5b)이 형성되고, BM도트(5a) 영역에 적, 녹, 청(R, G, B)으로 발광하는 3색 형광체(5c)가 도포되어 형성된다.

그리고, 섀도우마스크(6)는, 스크린(5)의 BM도트(5a)에 대응하게 다수의 슬롯(6a)이 배열되며, 흑화 후에 스프레이 코팅된다.

이와 같은 상태에서, 전자총(4)으로부터 방사된 전자빔(8)이 편향요크(7)의 수직 및 수평 편향자계에 의해 광각으로 편향되며, 편향된 전자빔(8)은 섀도우마스크(6)의 다수의 슬롯(6a)에 컨버어전스된다.

그리고, 개개의 슬롯(6a)을 통과한 전자빔(8)이 스크린(5)에 랜딩(8a)되면 3색의 형광체(5c)가 발광하여 패널(1)에 컬러 영상이 재현된다.

한편, 근래에는 상기와 같은 컬러 음극선관에서 패널(1)의 외면은 평면(flat)화 되는 추세이다.

즉, 도 4a (나)와 같이 종래의 패널은 내면과 외면이 모두 곡률을 가지고 있었는데, 근래에는 도 4b (나)와 같이 내면은 곡률을 가지나 외면은 평면화 되었으며 센터 패널두께 대 코너 패널두께의 비를 의미하는 웨지율은 통상적으로 150∼250% 사이로 설계된다.

그런데, 도 4a (나)와 같이 내면과 외면이 모두 곡률을 가지는 패널의 조건이 그대로 적용된 상태에서 도 4b (나)와 같이 외면이 평면화 되면, 스크린 특성에서 가장 중요한 휘도의 균일성 즉, B/U 특성이 퇴보된다. 즉 도 4a (가)와 도 4b (가)를 비교하면 쉽게 알 수 있듯이 패널의 외면이 평면화 되면 휘도 특성은 가우스 분포를 갖게 된다.

따라서, B/U 특성의 퇴보를 방지하는 방안으로, 패널의 투과율을 향상시키기 위해 패널을 제조함에 있어서 흡광계수가 작은 클리어 유리를 사용하며, 섀도우마스크 투과율과 스크린 투과율을 시뮬레이션(simulation) 설계를 통해 결정한다.

여기서, 통상적으로 패널의 흡광계수는 0.01298 이상으로 결정되며, 섀도우마스크 투과율은 슬롯면적, 즉 슬롯폭에 좌우되므로 코너부 슬롯폭은 200㎛ 으로 결정되고 센터부 슬롯폭은 180㎛으로 결정된다.

그리고, 스크린 투과율은 스크린에서 BM도트의 면적, 즉 BM도트경(徑)에 좌우되므로, 통상적으로 코너부 BM도트경은 160㎛ 으로 결정되며 센터부 BM도트경은 150㎛으로 결정된다.

전술한 종래 기술에 따른 컬러 음극선관에서, 패널 외면의 평면화에 따른 B/U 특성의 퇴보를 방지하기 위하여 시뮬레이션 설계를 통해 섀도우마스크의 코너부 슬롯폭과 센터부 슬롯폭, 스크린의 코너부 BM도트경과 센터부 BM도트경을 상기한 값들로 결정하였으며, 패널은 흡광계수가 작은 클리어 유리로 제조됨을 알 수 있다.

그러나, 상기와 같이 하여 소정의 흡광계수와 섀도우마스크 투과율 및 스크린 투과율을 얻을 수 있었으나 패널의 웨지율이 200% 이상일 경우에는 만족할 만한 B/U 특성을 얻지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 클리어 유리가 사용됨에 따라 코스트가 크게 증대되었을 뿐만 아니라 중량 또한 증대되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안한 것으로서, 패널의 웨지율이 200% 이상인 경우에도 패널의 흡광계수 또는 섀도우마스크의 슬롯폭 또는 형광면의 BM도트경이 최적의 상태로 설계되어 50% 이상의 B/U 특성이 확보되도록 한 컬러 음극선관을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 컬러 음극선관의 개략적인 구성도이고,

도 2는 스크린의 부분적인 구성도이며,

도 3은 섀도우마스크의 개략적인 사시도이고,

도 4a는 내면과 외면이 모두 곡률을 가지는 패널의 휘도 분포도이며,

도 4b는 종래 기술에 따라 외면이 평면화된 패널의 휘도 분포도이고,

도 5는 본 발명에 따른 컬러 음극선관에서 외면이 평면화된 패널의 투과율 및 휘도의 분포도이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 컬러 음극선관은, 웨지율이 200% 이상인 패널; 상기 패널의 내측 유효면에서 BM도트를 제외한 전영역에 걸쳐 흑색의 도료로 메운 BM층이 형성되고, 상기 BM도트 영역에 형광체가 도포된 스크린; 상기 BM도트에 대응하게 다수의 슬롯이 배열되는 섀도우마스크를 구비한 컬러 음극선관에 있어서:

(1) 상기 패널은, 흡광계수(K)가 0.04858∼0.01758 이며;

(2) 상기 스크린은, 코너부 BM도트경(A)이 센터부 BM도트경보다 대략 100∼127% 더 크고;

(3) 상기 섀도우마스크는, 코너부 슬롯폭(B)이 센터부 슬롯폭보다 대략 105∼133% 더 크며;

(4) 상기 웨지율이 변경되는 조건에 수반하여 상기 K, A, B 중에서 적어도 어느 하나 이상 값이 변화되어 된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 패널의 웨지율이 200% 이상인 경우에도 50% 이상의 B/U 특성이 확보되며, 패널을 제조함에 있어서 클리어 유리를 사용하지 않고 틴트 유리를 사용할 수 있으므로 종래 기술과 대비하면 코스트가 감소될 뿐만 아니라 컬러 음극선관의 중량이 감소되는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면 및 하기된 표 1 내지 표 3을 참조하여 본 발명에 따른 컬러 음극선관의 바람직한 실시예을 설명하기로 한다.

본 발명의 궁극적인 목적은 전술한 바와 같이 패널의 웨지율이 200% 이상인 경우에도 50% 이상의 B/U 특성을 확보하는 것이므로, 이를 위해서는 먼저 휘도를 좌우하는 인자들을 숙지하여야 한다. 이는 휘도를 나타내는 일반적인 관계식인 하기의 수학식 1을 통해 습득할 수 있다.

여기서, 수학식 1에 관련한 인자들은 다음과 같다.

: 형광체 발광효율,: 패널 투과율(유리성분에 의한 흡광계수에 따라 변화),: 스크린 투과율(= BM도트경/전자빔경),: 알루미늄 증착 후 스크린 투과율,: 섀도우마스크 투과율,: 캐소드 전류,: 양극전압,: ≒ 3.14,: 유효발광면적,: 리트레이스 타임비.

상기의 수학식 1을 통해 컬러 음극선관의 B/U를 향상시킬 수 있는 방안으로서, 아래의 세 가지의 방법을 착안할 수 있다.

첫째: 패널의 투과율을 올리기 위하여 유리의 성분 조절에 의한 흡광계수를 줄이는 방법.

둘째: 스크린 투과율을 올리기 위해 센터부 BM도트경과 코너부 BM도트경의 비를 조절하는 방법.

셋째: 섀도우마스크 투과율을 올리기 위하여 센터부 슬롯폭과 코너부 슬롯폭의 비를 조절하는 방법.

그런데, 패널의 투과율을 조정하는 첫째 방법은 콘트라스트 특성을 감안하여야 하며, 스크린 투과율을 조정하는 둘째 방법은 휘도 및 퓨러티 여유도 특성을 감안하여야 하고, 섀도우마스크 투과율을 조정하는 셋째 방법은 해상도를 고려하여야 한다.

그리고, 상기한 세 가지의 방법에서 각각 조정하려고 하는, 패널 투과율()과 스크린 투과율() 및 섀도우마스크 투과율()은 다음의 수학식 2와 수학식 3 및 수학식 4로 각각 표현된다.

여기서,은 유리 반사율이고,는 흡광계수이며,는 면적이고,는 슬롯의 수평 피치이며,는 슬롯의 수직 피치이다.

이에 따라, 본 발명자는 상기와 같은 콘트라스트 특성, 휘도 및 퓨러티 여유도 특성, 해상도를 고려하여 기초 실험을 수행하였고, 그 결과로 하기의 표 1 내지 표 3에 도시된 데이터를 얻을 수 있었다.

패널 두께(㎜)	패널 센터부 투과율	유리반사율	흡광계수	패널 코너부 투과율	B/U(%)
센터=14.0코너=32.8(웨지율=234%)	35	0.045	0.06378	14	41
	44	0.045	0.04858	22	50
	47	0.045	0.04418	25	54
	50	0.045	0.03998	29	57
	53	0.045	0.03618	32	60
	55	0.045	0.03368	34	62
	60	0.045	0.02788	41	68
	65	0.045	0.02248	47	73
	70	0.045	0.01758	55	78
	75	0.045	0.01298	62	83
	77	0.045	0.01128	65	85

코너부BM도트경(㎛)	코너부스크린투과율	센터부BM도트경(㎛)	센터부스크린투과율	B/U(%)	코너부 빔경
158	49.1	150	60.7	50	322
170	52.8			56
180	55.9			59
185	57.5			61
190	59.0			62
200	62.0			66

센터부BM도트경(㎛)	센터부스크린투과율	코너부BM도트경(㎛)	코너부스크린투과율	B/U(%)	센터부 빔경
160	64.7	160	49.7	50	247
150	60.7			52
140	56.7			56
130	52.6			61
120	48.6			66
110	44.5			72

코너부슬롯경(㎛)	코너부섀도우마스크투과율	센터부슬롯경(㎛)	센터부섀도우마스크투과율	B/U(%)	코너부섀도우마스크 피치
190	15.3	180	20.6	50	Ph=840Pv=590
220	17.4			57
230	18.1			59
235	18.5			60
240	18.8			62
250	19.5			64

센터부슬롯경(㎛)	센터부섀도우마스크투과율	코너부슬롯경(㎛)	코너부섀도우마스크투과율	B/U(%)	센터부섀도우마스크 피치
189	21.9	200	16.0	50	Ph=640Pv=590
170	19.0			55
160	18.5			58
155	17.9			60
150	17.4			62
140	16.3			66

한편, 상기와 같은 실험 결과를 도 1에 도시된 섀도우마스크형 컬러 음극선관에 적용하면, 패널의 웨지율이 200% 이상인 경우에도 50% 이상의 B/U 특성이 확보된다.

상술하면, 패널의 웨지율이 200% 이상인 컬러 음극선관에서 웨지율이 변경 설계될 때 변경 조건에 수반하여 본 발명의 컬러 음극선관은, 패널의 흡광계수, 스크린의 코너부 BM도트경과 센터부 BM도트경의 비, 섀도우마스크의 코너부 슬롯폭과 센터부 슬롯폭의 비 중에서 어느 하나 이상 값이 표 1 내지 표 3에 나타난 실험 결과에 따라 변화되어 패널 또는 스크린 또는 섀도우마스크가 설계·구성된다.

이때, 패널의 흡광계수는 표 1에서와 같이 0.04858 이하로 설정하는 것이 바람직하나 흡광계수가 작을수록 패널 유리의 가격이 상승되고 중량이 무거워지며, 또한 콘트라스트 특성이 나빠지므로 패널의 흡광계수는 0.04858∼0.01758 사이로 설정하는 것이 적당하다.

그리고, 스크린 투과율을 올리기 위해서 BM도트 면적의 경우에 표 2와 같이 코너부 BM도트경을 센터부 BM도트경보다 100% 이상 크게 가져가는 것이 바람직하지만 코너부 BM도트경을 너무 크게 가져갈 경우에는 퓨러티 여유도가 작아질 뿐만 아니라 음극선관 제조공정의 하나인 도포공정에서의 수율 감소로 인하여 생산성에 악영향을 가하므로 코너부 BM도트경을 센터부 BM도트경보다 100∼127% 정도 크게 가져가는 것이 적당하다.

또한, 섀도우마스크 투과율을 올리기 위해서 섀도우마스크 슬롯면적의 경우에는 표 3과 같이 코너부 슬롯폭을 센터부 슬롯폭보다 105% 이상 크게 가져가는 것이 바람직하지만 코너부 슬롯폭을 너무 크게 가져갈 경우에는 해상도 및 퓨러티 여유도가 너무 작아지므로 이를 감안해서 코너부 슬롯폭을 센터부 슬롯폭보다 105∼133% 정도로 크게 가져가는 것이 적당하다.

따라서, 종래 기술에 의하면 도 4b (나)와 같이 패널의 외면이 평면화 됨에 따라 도 4b (가)와 같이 휘도 특성이 가우스 분포를 갖게 되나, 본 발명에 의한 컬러 음극선관은, 도 5 (다)와 같이 패널의 내면은 곡률을 가지고 외면이 평면화 되더라도 패널 투과율()과 스크린 투과율() 및 섀도우마스크 투과율()이 도 5 (가)와 같은 분포를 가지므로 휘도는 도 5 (나)와 같은 분포를 갖는다.

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 바와 같이 본 발명은, 패널의 웨지율이 200% 이상인 경우에도 50% 이상의 B/U 특성이 확보되며, 패널을 제조함에 있어서 클리어 유리를 사용하지 않고 틴트 유리를 사용할 수 있으므로 종래 기술과 대비하면 코스트가 감소될 뿐만 아니라 컬러 음극선관의 중량이 감소되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 웨지율이 200% 이상인 패널; 상기 패널의 내측 유효면에서 BM(Black Matrix)도트를 제외한 전영역에 걸쳐 흑색의 도료로 메운 BM층이 형성되고, 상기 BM도트 영역에 형광체가 도포된 스크린; 상기 BM도트에 대응하게 다수의 슬롯이 배열되는 섀도우마스크를 구비한 컬러 음극선관에 있어서:

   (1) 상기 패널은, 흡광계수(K)가 0.04858∼0.01758 이며;

   (2) 상기 스크린은, 코너부 BM도트경(A)이 센터부 BM도트경보다 대략 100∼127% 더 크고;

   (3) 상기 섀도우마스크는, 코너부 슬롯폭(B)이 센터부 슬롯폭보다 대략 105∼133% 더 크며;

   (4) 상기 웨지율이 변경되는 조건에 수반하여 상기 K, A, B 중에서 적어도 어느 하나 이상 값이 변화되어 된 것을 특징으로 한 컬러 음극선관.