KR20010028810A - 칼라음극선관용 섀도우마스크 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 외부 충격, 특히 낙하충격에 대한 섀도우마스크의 강성을 강화하기 위한 칼라음극선관용 섀도우마스크에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 섀도우마스크의 대공경 폭을 중앙부에서 주변부 방향으로 갈수록 점차적으로 감소되게 형성함과 동시에 그 개공 사이의 거리를 중앙부를 기준으로 주변부의 대각방향으로 갈수록 점차적으로 증가되게 형성하되 그 변화율이 중앙부로부터 주변부 대각방향 끝단까지 거리의 1/2이상에서는 급격히 변하도록 형성한 것을 특징으로 하며,

이에 따라, 섀도우마스크의 중앙부 무게가 감소됨과 동시에 주변부 강성이 보강되어 외부충격, 특히 낙하 충격에 의한 섀도우마스크의 변형을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

Description

칼라음극선관용 섀도우마스크{Shadow mask for color CRT}

본 발명은 칼라음극선관용 섀도우마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부 충격, 특히 낙하충격에 대한 섀도우마스크의 강성을 강화하기 위한 섀도우마스크의 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 칼라음극선관은 텔레비젼 수상기를 비롯하여 오실로스코우프나 레이다의 관측용 등으로 가장 널리 사용되는 표시장치로서, 전기적인 신호로 수신된 영상정보를 시각정보로 변환시켜주는 적, 녹, 청형광체 화소들과, 광흡수성 물질인 흑연(Graphite), 그리고 휘도 향상을 위한 알루미늄막 등으로 이루어진 형광막을 통해 칼라 영상을 재현시켜 인간의 시각에 전달해주는 기기이다.

이러한 칼라음극선관으로는 도 1과 같은 장치가 있으며, 이 일반적인 칼라음극선관을 종래 기술에 따른 칼라음극선관의 한 예로서 설명한다.

도시된 바와 같이 표시화면을 이루는 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, 전자빔(4)의 색선별 기능을 하는 섀도우마스크(7)가 프레임(8)에 지지되어 형광막(6)으로부터 소정거리 후방으로 이격·설치되고, 네크부(3) 근방의 외측에는 핀쿠션형 수평 편향자계와 베럴형 수직 편향자계를 발생하는 편향요크(9)가 장착된다.

이런 상태에서 전자총(5)으로부터 방사된 전자빔(4)이 편향요크(9)의 수직 및 수평 편향자계에 의해 화면의 원하는 부분으로 편향되며, 섀도우마스크(7)를 통과하면서 색선별이 이루어진 상태로 형광막(6)을 타격, 화상을 구현하게 된다.

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 개공을 통과하고, 이에 대응되는 형광막(6)에서는 3개의 형광체 화소를 타격하여 원하는 칼라 색상을 구현하는 것이다.

따라서, 선명한 색상 구현을 위해서는 섀도우마스크(7)의 형상 유지가 매우 중요하다.

도 2는 일반적인 칼라음극선관용 섀도우마스크를 도시한 것으로, 다수의 개공이 형성된 유효면(10)을 포함한 상판에 연이어 한쌍의 장/단변 스커트부(11)가 대략 직각방향으로 절곡·형성된 구조를 갖는다. 여기서, 스커트부(11)는 프레임(8)에 용접되는 부위인데, 섀도우마스크(7)를 프레임(8)에 삽입할 때 유효면(10) 주변부의 곡률변형을 방지하기 위해 장, 단변 스커트부(11)가 만나는 코너부위에 다수의 개구부가 형성되어 있다.

이때, 유효면(10)에 형성되어 있는 다수의 개공(12)은 도 3과 같이 섀도우마스크(7)를 통과하는 전자빔(4)의 입사각에 간섭을 받지 않도록 전자빔(4)의 편향각과 거의 유사한 옵셋(Offset)량을 갖도록 구성되므로 자연적으로 전자빔 입사부위의 공경(소공경)(12b)보다 전자빔 출사부위의 공경(대공경)(12a)이 크게 되며, 도 4와 같이 섀도우마스크(7) 중앙부위를 기준으로 주변부 방향으로 갈수록 편향각이 완만하게 커짐에 따라 대공경(12a)의 폭도 완만하게 선형적으로 증가하게 된다.

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

따라서, 패널(1) 내면의 곡률이 평면화되고, 섀도우마스크(7)의 곡률도 패널(1) 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 저하되므로 섀도우마스크(7)의 자체 강성을 보강하기 위해 섀도우마스크(7)의 유효면(10) 또는 비유효면에 수직방향 및 수평방향의 비드(13)를 삽입하는 등의 노력들을 기울이고 있다.

주지하는 바와 같이, 최근 음극선관의 대형화, 평면화 추세에 의해 섀도우마스크의 곡률이 커짐에 따라 섀도우마스크의 구조적인 강도가 매우 취약하게 되었으며, 이를 보강하게 위해 비드 등을 삽입하였을 경우에도 그 한계가 있어 섀도우마스크의 강성 보강이 심각히 대두되고 있다.

도 5는 음극선관 낙하시의 섀도우마스크 거동을 나타낸 것으로, 음극선관에 낙하에 의한 외부충격이 가해지면 그 충격량은 패널→프레임→섀도우마스크의 순으로 전달되어 섀도우마스크를 진동시키는데, 섀도우마스크의 스커트부가 프레임에 용접되어 있으므로 섀도우마스크의 거동은 특히 음극선관의 전면이 아래측을 향했을 때 그 중앙부가 패널측과 전자총측 방향 사이에서 교호로 진동하다가 그 진폭이 점차 줄어들어 원위치되는 경향으로 나타난다.

이때, 음극선관에 가해지는 충격량이 섀도우마스크의 탄성한계를 넘어설 경우에는 섀도우마스크의 영구변형을 유발하게 되는데, 섀도우마스크의 거동은 전술한 바와 같이 그 중앙부가 패널측과 전자총측 방향 사이에서 교호로 진동하므로 도 6과 같이 주로 섀도우마스크의 주변부에서 영구변형이 발생된다.

이러한, 섀도우마스크의 영구변형은 도 7과 같이 음극선관의 사이즈가 대형화될수록 그 정도가 심해지며, 특히 섀도우마스크의 중앙부 무게가 무거울수록 영구변형의 가능성도 커지게 된다.

따라서, 본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 섀도우마스크의 중앙부 무게를 주변부에 비해 줄여 낙하에 의한 섀도우마스크의 변형을 최소화하는 칼라음극선관용 섀도우마스크를 제공하는 데 그 목적이 있다.

다른 견지로는, 섀도우마스크 주변부의 강성을 집중 보강하여 섀도우마스크의 변형을 최소화하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 칼라음극선관의 구성도이고,

도 2는 종래 섀도우마스크의 구성도이고,

도 3은 종래 섀도우마스크의 개공 상세도이고,

도 4는 종래 섀도우마스크의 대공경 증가율을 나타낸 그래프이고,

도 5는 낙하시 섀도우마스크의 거동상태도이고,

도 6은 섀도우마스크의 변형 상태도이고,

도 7은 낙하 충격에 따른 각 음극선관의 변형율을 나타낸 그래프이고,

도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 섀도우마스크의 대공경 상세도이고,

도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 섀도우마스크의 대공경 변화율을 나타낸 그래프이고,

도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 섀도우마스크의 개공 피치 상세도이고,

도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 섀도우마스크의 개공 피치 변화율을 나타낸 그래프이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

7 : 섀도우마스크 12 : 개공

12a : 대공경 12b : 소공경

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 칼라음극선관용 섀도우마스크는, 유효면내에 전자빔 통과를 위한 다수의 개공을 가지며, 상기 개공은 상기 전자빔이 입사되는 부위의 공경(소공경)보다 상기 전자빔이 출사되는 부위의 공경(대공경)이 더 크게 형성된 칼라음극선관용 섀도우마스크에 있어서: 상기 대공경의 폭은, 상기 다수의 개공 중 중앙부에 위치된 개공을 기준으로 주변부 개공 방향으로 갈수록 점차적으로 감소되게 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 대공경 폭의 감소비율은,(여기서:대공경의 폭,:중앙부 개공의 대공경 폭, R:중앙부 개공으로부터의 거리, a:계수)에 의해 규정되어져 변하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 대공경 면적의 감소비율은,(여기서:대공경의 면적,:중앙부 개공의 대공경 면적, R:중앙부 개공으로부터의 거리, a':계수)에 의해 규정되어져 변하는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 대공경의 폭이 중앙부를 기준으로 주변부 방향으로 갈수록 3∼30%의 범위내에서 점차적으로 감소되도록 상기 a 및 상기 a'가 설정된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 칼라음극선관용 섀도우마스크는, 유효면내에 전자빔 통과를 위한 다수의 개공을 가지며, 상기 개공은 상기 전자빔이 입사되는 부위의 공경(소공경)보다 상기 전자빔이 출사되는 부위의 공경(대공경)이 더 크게 형성된 칼라음극선관용 섀도우마스크에 있어서: (1) 상기 대공경의 폭은, 상기 다수의 개공 중 중앙부에 위치된 개공을 기준으로 주변부 개공 방향으로 갈수록 점차적으로 감소되게 형성되며; (2) 상기 개공 사이의 거리는, 중앙부를 기준으로 주변부의 대각방향으로 갈수록 점차적으로 증가되는 형상을 갖되 그 변화율이 상기 중앙부로부터 상기 주변부 대각방향 끝단까지 거리의 1/2이상에서는 급격히 변하도록 형성된 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 대공경의 폭은 상기 중앙부를 기준으로 상기 주변부 방향으로 갈수록 3∼30%의 범위내에서 점차적으로 감소되며; 상기 개공 사이의 거리는 상기 중앙부를 기준으로 상기 주변부의 대각방향으로 갈수록 2∼10%의 범위내에서 점차적으로 증가되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 섀도우마스크의 중앙부 무게가 주변부에 비해 적게 나가므로 외부 충격, 특히 낙하에 의한 충격이 가해졌을 때 섀도우마스크의 거동이 작은 범위내에서 이루어지게 되어 섀도우마스크의 변형을 최소화할 수 있다.

또한, 섀도우마스크의 개공 피치를 중앙부를 기준으로 주변부 방향으로 갈수록 점차적으로 증가되게 형성되므로 섀도우마스크에서 변형이 주로 발생되는 주변부측의 강성이 보강되어 섀도우마스크의 변형을 최소화할 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.

본 발명은 음극선관에 외부충격, 특히 낙하에 의한 충격이 가해졌을 때 색선별 전극인 섀도우마스크의 변형을 최소화하기 위한 것으로, 이를 위해서는 다음과 같은 방안을 제시할 수 있다.

즉, 섀도우마스크는 그 중앙부가 상하방향으로 거동하는 경향이 있으므로 중앙부 무게를 줄여 그 거동량을 줄이는 방안이 있을 수 있으며, 섀도우마스크에서 변형이 일어나는 부위가 주로 주변부이므로 주변부의 강성을 보강하는 방안이 있을 수 있다.

[실시예 1]

먼저, 본 발명에 따른 실시예 1은 상기한 섀도우마스크(7)의 변형 최소화 방안 중 전자를 채택한 것으로, 그 구성은 섀도우마스크(7)의 중앙부를 기준으로 주변부 방향으로 갈수록 대공경(12a)의 폭이 점차적으로 감소되게 한 것을 특징으로 하며, 이는 종래 기술에 따른 섀도우마스크(7)의 형상과는 반대되는 형상을 갖게 된다.

즉, 종래 기술에 따른 섀도우마스크(7)에서는 중앙부를 기준으로 주변부 방향으로 갈수록 전자빔(4)의 편향각에 간섭되지 않게 대공경(12a)의 폭이 점차적으로 증가되는 형상을 가지나, 본 발명에 따른 섀도우마스크(7)에서는 중앙부를 기준으로 주변부 방향으로 갈수록 대공경(12a)의 폭이 점차적으로 감소되는 형상을 한 것인데, 이때 주의할 점은 전자빔(4)과 간섭이 안되는 최소한의 범위내에서 대공경(12a)의 폭이 감소되게 하는 것으로, 대공경(12a)의 폭이 중앙부를 기준으로 주변부 방향으로 갈수록 3∼30%의 범위내에서 점차적으로 감소되도록 하는 것이다.

도 8은 상기한 본 발명에 따른 섀도우마스크 형상을 수평방향을 예로하여 나타낸 것으로, 수평방향의 개공이 중앙부를 기준으로 n열로 배치되었다고 할 때＞＞…＞의 관계를 갖는다.

도 9에는 섀도우마스크 대공경 폭의 감소 변화를 그래프로 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 섀도우마스크(7) 유효면 내에서는 그 변화율이 완만하며, 최외곽측 주변부에서 그 변화율이 급격히 변함을 알 수 있다.

이러한 대공경의 감소는 아래의 식 1에 의해 규정되어 진다.

[식 1]

:대공경의 폭,:중앙부 개공의 대공경 폭, R:중앙부 개공으로부터의 거리, a:계수 또는 상수이다.

상기의 식 1에서 알 수 있듯이 대공경(12a)의 폭은 중앙부로부터의 거리에 비례하여 감소됨을 알 수 있으며, 이때 대공경(12a)의 폭 변화가 중앙부를 기준으로 3∼30%의 범위를 갖도록 계수 a를 적정한 값으로 설정해야 한다.

만일, 대공경(12a) 폭의 변화가 3%미만일 경우에는 실제로 대공경(12a) 폭의 감소폭이 거의 없어 설계 의도인 섀도우마스크(7) 중앙부에서의 중량 감소를 이룰 수 없으며, 30%를 초과할 경우에는 제작 자체가 매우 어렵고 수율이 떨어질 뿐만 아니라 전자빔(4)에 의한 간섭이 있을 수 있다.

상기한 식 1에 의하여 대공경(12a)의 폭이 감소될 경우 대공경(12a)의 면적 또한 이에 비례하여 감소되는데, 이는 아래의 식 2에 의해 규정되어 진다.

[식 2]

여기서:대공경의 면적,:중앙부 개공의 대공경 면적, R:중앙부 개공으로부터의 거리, a':계수 또는 상수이다.

이때에도 대공경(12a)의 면적은 중앙부로부터의 거리에 비례하여 감소됨을 알 수 있으며, 대공경(12a)의 폭이 중앙부를 기준으로 3∼30%의 범위내에서 변하도록 계수 a'를 적정한 값으로 설정해야 함은 자명하다.

이와 같이 하면, 섀도우마스크(7) 중앙부에서의 대공경(12a) 폭이 주변부에 비해 상대적으로 커지므로 중앙부의 무게가 작아지며, 따라서 낙하에 의한 충격이 가해졌을 경우 그 거동량이 작아져 섀도우마스크(7)의 중앙부가 패널측과 전자총측 방향 사이에서 작은 범위로 진동하다가 그 진폭이 점차 줄어들어 용이하게 원위치될 수 있다.

[실시예 2]

본 발명에 따른 실시예 2는 상기한 섀도우마스크(7)의 변형 최소화 방안 중 후자를 채택한 것으로, 그 구성은 도 10에 도시한 바와 같이 섀도우마스크(7)의 중앙부를 기준으로 주변부 대각방향으로 갈수록 개공(12)간의 피치가 점차적으로 증가되는 형상을 갖되 중앙부를 기준으로 대각방향 1/2지점까지는 완만하게 증가되다가 그 이상에서는 급격히 증가되도록 한 것을 특징으로 한다.

즉, 개공(12)이 대각방향으로 m행, n열로 배치되었다고 할 때 P₀＜P₁₁＜…＜P_mn의 관계를 갖는다.

이때에도 주의할 점은 상기의 대각피치 증가율이 2% 미만일 경우에는 그 변화폭이 너무 작아 효과가 거의 없으며, 10%를 넘을 경우에는 모아레 특성이 나빠지는 문제가 있으므로 대각피치가 2∼10%의 범위내에서 증가되도록 설정해야 한다.

그런데, 섀도우마스크(7)는 통상 직사각 형상을 하고 있으므로 그 중앙부를 기준으로 하였을 때 수직방향 길이가 수평방향 길이보다 작게 나타나며, 따라서 각각의 방향에 대한 피치 증가율을 다르게 적용해야 하는데, 예를 들어 도 11의 그래프에 나타낸 바와 같이 수평피치의 증가율은 3차 함수에 의해 규정되도록 하고 수직피치의 증가율은 2차 함수에 의해 규정되도록 한 것이 그것이다.

물론, 이와 같이 수직 및 수평피치의 증가율이 다르게 적용되더라도 그 피치 증가율이 2∼10%의 범위내에서 변화되도록 함은 자명하다.

이와 같이 하면, 섀도우마스크(7)의 강성, 특히 주변부의 강성이 보강되어 낙하에 의한 충격이 가해져 섀도우마스크(7)의 중앙부가 상하 거동하더라도 강성이 보강된 주변부는 그 충격량에 충분히 견딜 수 있으므로 변형이 최소화될 수 있으며, 섀도우마스크(7)의 중앙부가 패널측과 전자총측 방향 사이에서 진동하다가 그 진폭이 점차 줄어들어 원위치될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 섀도우마스크의 변형을 최소화하기 위한 2가지 방안을 제안한 것으로, 이를 적용하여 실제 실험한 결과 도 7과 같이 음극선관의 전기종에 있어 섀도우마스크(7)의 항복응력이 10%이상 향상되었음을 알 수 있다.

그리고, 상기에는 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 발명에 의하면 섀도우마스크의 중앙부 무게를 줄임과 아울러 주변부 강성을 집중적으로 보강함으로써 섀도우마스크의 항복응력을 최대화할 수 있어 외부충격, 특히 낙하 충격에 의한 섀도우마스크의 변형을 최소화할 수 있으며, 따라서 색순도를 확보할 수 있어 고해상도 음극선관을 지향한 다양한 영상표시장치에 경쟁력을 가지고 대응할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 유효면내에 전자빔 통과를 위한 다수의 개공을 가지며, 상기 개공은 상기 전자빔이 입사되는 부위의 공경(소공경)보다 상기 전자빔이 출사되는 부위의 공경(대공경)이 더 크게 형성된 칼라음극선관용 섀도우마스크에 있어서:

   상기 대공경의 폭은,

   상기 다수의 개공 중 중앙부에 위치된 개공을 기준으로 주변부 개공 방향으로 갈수록 점차적으로 감소되게 형성된 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 대공경 폭의 감소비율은,

   (여기서 D phi :대공경의 폭, D phi _0:중앙부 개공의 대공경 폭, R:중앙부 개공으로부터의 거리, a:계수)에 의해 규정되어져 변하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 대공경 면적의 감소비율은,

   (여기서 Ds:대공경의 면적, Ds_0:중앙부 개공의 대공경 면적, R:중앙부 개공으로부터의 거리, a':계수)에 의해 규정되어져 변하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 대공경의 폭이 중앙부를 기준으로 주변부 방향으로 갈수록 3∼30%의 범위내에서 점차적으로 감소되도록 상기 a 및 상기 a'가 설정된 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크.
5. 유효면내에 전자빔 통과를 위한 다수의 개공을 가지며, 상기 개공은 상기 전자빔이 입사되는 부위의 공경(소공경)보다 상기 전자빔이 출사되는 부위의 공경(대공경)이 더 크게 형성된 칼라음극선관용 섀도우마스크에 있어서:

   (1) 상기 대공경의 폭은,

   상기 다수의 개공 중 중앙부에 위치된 개공을 기준으로 주변부 개공 방향으로 갈수록 점차적으로 감소되게 형성되며;

   (2) 상기 개공 사이의 거리는,

   중앙부를 기준으로 주변부의 대각방향으로 갈수록 점차적으로 증가되는 형상을 갖되 그 변화율이 상기 중앙부로부터 상기 주변부 대각방향 끝단까지 거리의 1/2이상에서는 급격히 변하도록 형성된 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 대공경의 폭은 상기 중앙부를 기준으로 상기 주변부 방향으로 갈수록 3∼30%의 범위내에서 점차적으로 감소되며;

   상기 개공 사이의 거리는 상기 중앙부를 기준으로 상기 주변부의 대각방향으로 갈수록 2∼10%의 범위내에서 점차적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 섀도우마스크.