KR20000066378A - 칼라음극선관의 섀도우마스크 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 다수의 개공을 갖고, 전자빔을 각각의 개공을 통해 선택적으로 통과시켜 대응되는 형광막에 랜딩시키는 것으로 색을 선별하는 칼라음극선관용 섀도우마스크에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 섀도우마스크의 개공 형상을 타원형으로 형성하되 임의의 개공을 기준으로 마주보는 2쌍의 개공에서 기준이 되는 개공과 최단 거리로 인접한 개공 쌍의 방향을 단축으로 하고, 상기 기준이 되는 개공과 최장 거리로 인접한 개공 쌍의 방향을 장축으로 한 것을 특징으로 하며,

이에 따라, 화면상에서 색순도 특성은 유지하면서도 휘도 특성은 높일 수 있는 이점이 있다.

Description

칼라음극선관의 섀도우마스크{Shadow mask for color CRT}

본 발명은 칼라음극선관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크린의 휘도 특성을 향상시키기 위한 칼라음극선관의 섀도우마스크에 관한 것이다.

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

이러한 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.

도 1에 일반적인 칼라음극선관을 도시하였다.

도시된 바와 같이 패널(1)과, 패널(1)의 후단에 융착된 깔때기 형상의 펀넬(2)로 진공 외관용기를 이루게 되며, 펀넬(2)의 직경이 작은 단부, 즉 네크부(3)에는 전자빔(4)을 방사하는 전자총(5)이 봉입된다.

패널(1)의 내측면에는 형광막(6)이 형성되며, 이 형광막(6)으로부터 소정거리 이격되어 전자빔(4)의 색선별 기능을 하는 섀도우마스크(7)가 설치되고, 펀넬(2)의 네크부(3)측 근방의 외측에는 핀쿠션형 수평 편향자계와 베럴형 수직 편향자계를 발생하는 편향요크(8)가 장착된다.

도 2는 전자빔(4)의 색선별 기능을 하는 섀도우마스크(7)를 나타낸 것으로서 무수히 많은 개공(7a)이 일정한 규칙에 따라 배열되는데, 개공(7a)의 배열은 임의의 한 개공(7a)으로부터 수평 방향으로 인접한 개공(7a)까지의 간격을 Ph라 하고, 수직 방향으로 인접한 개공(7a)까지의 거리를 Pv라 하며, 사각형상으로 배열된 4개의 개공(7a) 사이에 하나의 개공(7a)이 위치하도록 형성되어 있다.

이와 같은 상태에서 전자총(5)으로부터 방사된 전자빔(4)이 편향요크(8)의 수직 및 수평 편향자계에 의해 화면의 원하는 부분으로 편향되며, 섀도우마스크(7)를 통과하면서 색선별이 이루어진 상태로 형광막(6)을 타격, 화상을 구현하는 것이다.

이를 보다 상세히 설명하면, 전자총(5)에서는 칼라 색상을 구현하기 위해 3개의 전자빔(4)이 방사되며, 이 3개의 전자빔(4)은 섀도우마스크(7)의 1개의 개공(7a)을 통과하고, 이에 대응되는 형광막(6)에서는 3개의 형광체 화소를 타격하여 원하는 칼라 색상을 구현하게 된다.

따라서, 섀도우마스크(7)를 통과하여 패널(1)의 형광막(6)에 랜딩되는 3색 전자빔(4)의 위치와, 대응되는 3색 형광체 화소의 위치가 동일해야 한다.

그러나, 패널이 임의의 곡면으로 형성되어 있고 전자총의 위치가 일정하게 고정된 인라인형 음극선관의 경우, 전자총에서 3색 전자빔의 배열이 수평으로 일정한 간격을 갖게 되므로 전자총으로부터 방사된 3색 전자빔이 도 2와 같은 개공이 일정한 규칙에 따라 형성된 섀도우마스크를 통과하게 되면 화면의 중앙부에서는 수평을 이루면서 정확히 랜딩되지만 화면의 코너부로 갈수록 수평방향으로 타격되지 않고 그 타격방향이 수평방향을 기준으로 일정한 각(θ)(예를 들어 19" 모니터용 음극선관의 경우 약 4°정도의 틸트 값을 갖는다)으로 기울어지는 "전자빔 틸트 현상"이 발생된다.

이를 도 3에 도시하였다.

최근 들어, 보다 선명한 화상을 제공하기 위하여 화면이 대형화, 평면화되면서 전자빔 틸트 현상이 더욱 심화되었는데, 전자빔 틸트 현상은 패널(1)의 곡률이 작을수록, 즉 화면이 평면화될수록 더욱 커지기 때문이다.

이와 같이, 전자빔(4)이 대응되는 형광체의 위치와 어긋나게 랜딩되면 타색 침범 등의 현상에 의해 스크린의 색순도 특성을 저하시키는 문제가 있다.

따라서, 이러한 전자빔 틸트 현상을 보상하기 위하여 도 4와 같이 섀도우마스크(7)의 코너부 형상 및 이와 대응되는 3색 형광체 화소의 배열을 조정하는 방안을 제안할 수 있다.

먼저 섀도우마스크(7)의 코너부 형상에 있어서는, 임의의 개공(7a)과 수직으로 인접한 개공(7a)의 중심을 지나는 축을 기준이 되는 수직축으로 하고 그 거리를 Pv라 하면 수평방향으로 인접한 개공(7a)은 기준 수직축과 직각인 기준 수평축에 비해 각 θ만큼 틀어져 있게 된다. 이때의 각 θ는 패널(1)의 형광막(6)에 랜딩되는 전자빔(4)의 틸트값이다.

여기서, 수평방향으로 인접한 개공(7a) 사이의 거리를 Ph라 하면 4개의 개공(가)(나)(라)(마)은 정사각 형상을 하지 않고 평행사변형 형상을 갖게 되고 그 중앙에는 하나의 개공(다)이 위치하게 된다.

이와 같이 하면, 섀도우마스크(7)의 임의의 개공(7a)을 통과하여 형광막(6)을 타격하는 3색 전자빔(4)이 일정한 각, 예컨대 θ의 각으로 기울어지되 인접한 개공(7a)을 통과한 3색 전자빔(4)과 일렬이 된다.

따라서, 이와 대응되는 3색 형광체 화소의 위치도 섀도우마스크(7)의 개공(7a)을 통과한 전자빔(4)의 위치와 동일 위치가 되도록 도 5와 같이 일렬로 일정한 각, 예컨대 θ의 각을 갖게 형성하면 전자빔(4)이 수직, 수평, 대각 방향으로 균일한 타색타 여유도를 갖게 되어 전체 화면상에서 균일한 색순도를 구현할 수 있는 것이다.

한편, 화면이 대형화·고정세화되면서 칼라음극선관에는 보다 큰 화면의 밝기, 즉 고휘도가 요구되고 있다.

화면의 휘도 특성에 영향을 주는 인자들은 패널의 투과율, 섀도우마스크의 투과율, 형광체의 발광효율, 광반사효율 등이 있으며, 이 중 섀도우마스크의 투과율을 향상시켜 화면상에서의 휘도 특성을 높이기 위해서는 섀도우마스크의 개공 면적을 크게 하여 많은 전자빔이 형광막에 도달할 수 있도록 해야 한다.

그러나, 섀도우마스크 개공의 크기를 일정한 규칙없이 무한정 크게 하면 그 개공을 통과한 전자빔의 크기가 무한정 커져 작은 자계 환경의 변화 혹은 작은 편향요크의 움직임에도 타색 침범 현상이 발생되므로 화면상에서 또 하나의 중요한 특성인 색순도의 저하를 유발하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 섀도우마스크의 개공을 일정한 규칙에 따라 크게 형성하여 투과율을 향상시킴으로써 화면상에서 고휘도 특성을 구현하는 칼라음극선관의 섀도우마스크를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 칼라음극선관의 구성도이고,

도 2는 종래 섀도우마스크의 코너부 형상도이고,

도 3은 전자빔 틸트 현상을 나타낸 도면이고,

도 4는 개선된 섀도우마스크의 코너부 형상도이고,

도 5는 개선된 형광막 형상도이고,

도 6은 본 발명에 따른 칼라음극선관의 섀도우마스크 구성도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

70 : 섀도우마스크 70a : 개공

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼라음극선관의 섀도우마스크는, 다수의 개공을 갖고, 전자빔을 각각의 개공을 통해 선택적으로 통과시켜 대응되는 형광막에 랜딩시키는 것으로 색을 선별하는 섀도우마스크를 포함한 칼라음극선관에 있어서:

상기 다수의 개공은,

(1) 임의의 개공을 기준으로 마주보는 2쌍의 개공을 가지며;

(2) 상기 기준이 되는 개공과 최단 거리로 인접한 개공 쌍의 방향을 단축으로 하고, 상기 기준이 되는 개공과 최장 거리로 인접한 개공 쌍의 방향을 장축으로 하여 타원 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 임의의 개공과 최단 거리로 인접한 개공 쌍과의 거리는 유지하면서 타원형 개공의 단축과 동일한 지름을 가진 원형의 개공과 비교하여 투과율이 증가됨을 알 수 있다.

그 결과, 화면의 색순도 특성은 동일하게 유지하면서도 휘도 특성이 현저히 향상되는 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 따른 칼라음극선관의 섀도우마스크를 상세히 설명하기로 한다.

또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 도 1 내지 도 5와 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호를 부여하여 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 칼라음극선관의 섀도우마스크 구성도이다.

본 실시 예에 따른 칼라음극선관은 화면상에서의 휘도 특성을 향상시키되 색순도 특성에는 거의 영향을 주지 않는 최적의 섀도우마스크(70) 형상을 구현하기 위한 것이다.

즉, 화면의 휘도 특성에 영향을 주는 인자들 중 섀도우마스크(70)의 개공(70a)을 크게 하여 투과율을 향상시킴으로써 휘도 특성을 향상시킴과 아울러 색순도 특성에 간섭되지 않는 최적의 개공(70a) 형상을 설계하는 것이다.

주지와 같이, 색순도 특성은 형광막에 랜딩되는 전자빔(4)과 인접한 형광체 화소와의 수직, 수평, 대각 방향의 타색타 여유도, 혹은 섀도우마스크(70)에서의 임의의 개공(70a)과 최단 거리로 인접하는 타개공(70a) 사이의 거리와 관련된다.

따라서, 섀도우마스크(70)의 개공(70a)을 크게 형성하여 휘도 특성을 향상시키면서도 색순도 특성을 유지하기 위해서는 섀도우마스크(70)에 설정되어 있는 개공(70a) 사이의 최단 거리를 유지함이 바람직하다.

이하에서는 섀도우마스크(70) 코너부에서의 개공 형상을 예로 하여 구체적으로 설명한다.

도 4 및 도 6과 같이, 섀도우마스크(7)(70)의 코너부에서는 임의의 개공(7a)(70a)과 수직으로 인접한 개공(7a)(70a)의 중심을 지나는 축을 기준되는 수직축으로 하고 그 거리를 Pv라 하면 수평방향으로 인접한 개공(7a)(70a)은 기준 수직축과 직각인 기준 수평축에 대해 각 θ만큼 틀어져 있게 된다. 이때의 각 θ는 패널(1)의 형광막(6)에 랜딩되는 전자빔(4)의 틸트값이다.

또한, 수평방향으로 인접한 개공(7a)(70a) 사이의 거리를 Ph라 하면 4개의 개공(가, 나, 라, 마)(가', 나', 라', 마')은 정사각 형상을 하지 않고 평행사변형 형상을 갖게 되고 그 중앙에는 하나의 개공(다)(다')이 위치하게 된다.

이때, 개공의 반지름이 0.1㎜인 원형이고, 수평 피치(Ph)가 0.45㎜, 수직 피치(Pv)가 0.26㎜, 틸트 각(θ)이 4°인 도 4와 같은 섀도우마스크(7)라 할 때 가운데에 위치한 개공(다)에서 인접한 4개의 개공(가)(나)(라)(마)까지의 거리를 살펴보면, 가운데 개공(다)에서 개공(가), (마)의 거리는 0.252㎜인데 반하여, 개공 (나), (라)까지의 거리는 0.268㎜이다.

이와 같이 개공(7a) 간의 거리는 0.016㎜의 차이가 나지만 칼라음극선관의 색순도에 영향을 주는 것은 개공(7a)의 최소거리인 0.252㎜이다.

이때의 섀도우마스크(7)의 투과율을 계산하면,

섀도우마스크의 투과율 = 개공의 면적/단위면적 = 2×πR²/(Ph×Pv)의 식에서 13.4%의 값을 얻을 수 있다.

즉, 개공(7a)의 형상이 원형이고, 개공(7a) 및 그 주변부가 상기와 같은 치수일 경우, 칼라음극선관의 색순도에 영향을 주는 개공(7a) 사이의 최소 거리가 0.252㎜이고, 휘도에 영향을 주는 섀도우마스크(7)의 투과율은 13.4%임을 알 수 있다.

여기서, 도 6과 같이 색순도 특성에 영향을 주는 개공(70a)의 배열, 즉 개공(70a) 사이의 최소 거리는 상기와 같이 유지하면서 휘도 특성에 영향을 주는 섀도우마스크(70)의 투과율을 크게 하는 방안을 제시할 수 있다.

즉, 개공(70a)의 형상을 타원형으로 구성하는 것으로서, 단축의 반지름은 상기한 원형 개공(7a)의 반지름과 동일하게 하며, 장축의 반지름은 단축의 반지름보다 크게 하는 것이다.

이때, 개공(70a) 사이의 최소 거리를 유지하기 위해서는 타원형 개공(70a)의 단축방향은 개공 (가')와 (마')의 방향으로 해야 하며, 장축방향은 개공 (나')와 (라')의 방향으로 해야 한다.

이와 같은 상태에서 섀도우마스크(70)의 투과율을 산술하면 다음과 같다.

단축의 반지름(A)이 0.1㎜이고, 장축의 반지름(B)이 0.116㎜라 하면,

섀도우마스크의 투과율 = 개공의 면적/단위면적 = 2×πAB/(Ph×Pv)의 식에서 15.5%의 값을 얻을 수 있다.

즉, 개공(70a)의 형상을 타원형으로 구성하여 섀도우마스크(70)의 투과율을 15.5%로 구현하면서도 칼라음극선관의 색순도에 영향을 주는 개공(70a) 사이의 최소 거리는 0.252㎜로 유지할 수 있음을 알 수 있다.

또한 이러한 결과에서, 원형의 개공(7a)을 갖는 섀도우마스크(7)의 투과율은 13.4%이며, 타원형의 개공(70a)을 갖는 섀도우마스크(7)의 투과율은 15.5%이므로 개공(70a)의 형상을 타원형으로 구성하면 원형의 개공(7a)을 갖는 구조에 비해 약 2%의 투과율이 향상되며, 상대적으로는 약 15%의 향상이 있다.

이와 같이, 색순도에 영향을 주는 개공(70a) 사이의 최소거리를 유지하면서도 섀도우마스크(70)의 투과율을 향상시킬 수 있으면 화면상에서 균일한 색순도 유지와 아울러 높은 휘도 특성을 구현할 수 있음은 자명한 일이다.

한편, 비교 예로서 종래의 기술, 즉 다시 말해서 섀도우마스크의 개공 형상을 원형으로 구성하는 것과 달리, 본 발명은 섀도우마스크의 개공 형상을 타원형으로 구성하되 그 단축 방향은 임의의 개공과 최단 거리로 인접하는 개공의 방향으로 구성하며, 장축 방향은 단축 방향과 수직한 방향으로 구성함을 알 수 있다.

이 결과에서, 본 발명에 의하면 화면상에서 색순도 특성은 그대로 유지하면서도 원형의 개공을 갖는 섀도우마스크에 비해 투과율 면에서 현저한 차이가 있으므로 휘도 특성을 높일 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 화면상에서 색순도 특성은 그대로 유지하면서도 휘도 특성은 높일 수 있는 효과가 있다는 것이다.

Claims (1)

1. 다수의 개공을 갖고, 전자빔을 각각의 개공을 통해 선택적으로 통과시켜 대응되는 형광막에 랜딩시키는 것으로 색을 선별하는 섀도우마스크를 포함한 칼라음극선관에 있어서:

   상기 다수의 개공은,

   (1) 임의의 개공을 기준으로 마주보는 2쌍의 개공을 가지며;

   (2) 상기 기준이 되는 개공과 최단 거리로 인접한 개공 쌍의 방향을 단축으로 하고, 상기 기준이 되는 개공과 최장 거리로 인접한 개공 쌍의 방향을 장축으로 하여 타원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 섀도우마스크.