KR20010077781A - 칼라 음극선관용 섀도우 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 칼라 음극선관용 섀도우 마스크는, 음극으로부터 방사되는 전자빔을 일부 차단, 반사하여 패널에 도포된 형광체에 조사되는 전자빔의 양을 조절하며, 색을 선별하는 섀도우 마스크에 있어서, 전자빔이 조사되는 면에는 전자반사물질로 이루어진 전자반사막이 형성되고, 패널쪽 면에는 패널에 형성된 금속반사막으로부터 복사되는 열에너지를 반사하기 위한 복사선반사막이 형성된다.

여기서, 상기 전자반사물질은 비스무스, 텅스텐 및 그 산화물 중 하나이상으로 선택하여지며, 상기 복사선반사막은 알루미늄 성분을 포함하여 형성되어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 복사선반사막은 증착법에 의해 형성되고, 80% 이상의 반사율을 가지며, 그 두께는 500Å~5000Å인 것이 바람직하다.

또한, 상기 전자반사막은 스크린 인쇄법에 의해 형성되고, 그 스크린 인쇄법에 사용되는 인쇄용 페이스트는 비이클, 전자반사물질, 프리트 글라스로 구성되며, 상기 인쇄용 페이스트의 구성 성분의 비율은, 20~40%의 비이클, 40~50%의 전자반사물질, 20~30%의 프리트 글라스로 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 조사되는 전자빔과, 패널의 금속반사막으로부터 복사되는 열에너지에 의해 발생하는 섀도우 마스크의 열팽창에 따른 도밍 현상을 억제하여 효과적인 전자빔의 조사가 이루어지게 하여 색순도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

칼라 음극선관용 섀도우 마스크{Shadow mask in cathode ray tube}

본 발명은 칼라 음극선관용 섀도우 마스크(shadow mask)에 관한 것으로서, 특히 음극에서 방사되는 전자빔의 충돌로 인해 섀도우 마스크가 부풀어 오르는 도밍(doming) 현상을 감소시킬 수 있는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관용 개략도이고, 도 2는 종래의 칼라 음극선관용 패널과 섀도우 마스크의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적으로 음극선관은, 전압이 인가되는 스템핀(101)과, 전자를 방출하기 위한 음극(102)과, 상기 음극에서 방출된 전자를 제어/가속하고 렌즈를 형성하기 위한 제1전극(103), 제2전극(104), 제3전극(105), 제4전극(106), 제5전극(107), 제6전극(108)과, 빛을 발하는 형광체(201)가 도포되어 있는 패널(panel)(114)과, 상기 패널(114)과 연결되어 그 내부를 진공으로 유지시켜주는 펀넬(funnel)(109)과, 상기 제6전극(108)의 상부에 전자총과 펀넬(109)을 전기적으로 연결해 주면서 전자총을 펀넬(109)의 네크(neck) 부위에 고정시키기 위한 실드컵(sealed cup)(110)과, 전자총에서 방출된 전자들이 형성하는 전자빔(electro-beam)(112)을 상기 패널(114) 전체로 골고루 편향시키기 위한 편향 요크(yoke)(111)와, 상기 패널(114)과 일정 간격을 유지하여 색을 선별하기 위한 섀도우 마스크(shadow mask)(113)로 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 음극선관의 동작에 대해 간략히 설명한다.

먼저, 스템핀(101)으로 전압이 공급되면 음극(102)에 열이 가해지며, 그 열이 가해진 음극(102)으로부터 전자가 방출된다. 상기 방출된 전자는 제1전극(103)~제6전극(108)에 의해 집속/가속이 이루어진다. 이렇게 집속/가속되어 방출된 전자들이 형성하는 전자빔(112)은 편향 요크(111)에 의해 편향되어 전체 패널(114)에 골고루 조사되고, 그 전자빔(112)은 패널(114) 앞에 설치된 섀도우 마스크(113)를 통과하여, 패널(114)에 도포되어 있는 형광체(201)와 충돌하여 발광을 하게 된다.

여기서, 상기 섀도우 마스크(113)에 의해 R, G, B 각각의 전자총으로부터 나온 전자빔(112)의 색선별이 이루어지고, 또한, 상기 섀도우 마스크(113)는 작은 구멍(204)들로 형성되어 있어, 음극으로부터 방사된 전자빔(112)이 형광체(201)에 조사될 때, 그 전자빔(112)을 차단, 반사하여 그 조사되는 전자빔(112)을 선별하는 역할을 한다.

즉, 섀도우 마스크(113)에 형성되어 있는, 구멍(204)을 통해 전자빔(112)의 일부는 통과하고, 나머지는 섀도우 마스크(113)에 랜딩(landing)되어 그 형광체에 조사되는 전자빔(112)을 선별하게 된다.

한편, 상기와 같이 섀도우 마스크에 랜딩되는 전자빔(112)의 양은, 그 조사되는 전자빔(112)의 80%에 이르고, 그 나머지 20%만이 섀도우 마스크(113)의 구멍을 통과하여 형광체(201)에 조사된다. 따라서, 섀도우 마스크(113)에 조사되는 전자빔(112)에 의해 섀도우 마스크(113)의 온도 상승을 일으키고, 그에 따라 섀도우 마스크(113)의 열팽창이 일어나게 되어 섀도우 마스크(113)가 부풀어 오르는 도밍 현상을 야기한다.

그리고, 이러한 도밍 현상은 전자빔(112)이 형광체(201)에 정확하게 조사되지 못하는 미스랜딩 현상을 초래하여 색순도가 저하되는 현상을 발생시키고, 심하게는 다른 색의 형광체를 발광시키게도 한다.

이에, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래기술로서, 도밍 현상을 방지하기 위해서 섀도우 마스크의 재질을 철(Fe)과 니켈(Ni)의 합금인 인바(Invar)강으로 제작하였으나, 그 가격과 가공성 면에서 불리한 점이 많았다.

그리고, 섀도우 마스크(113)의 전자빔이 조사되는 면에 산화비스무스(Bi₂O₃), 유리 성분, 텅스텐 등의 전자반사물질을 스프레이법 또는 증착법에 의해 전자반사막을 형성시키는 방법이 있는데, 음극으로부터 조사되는 전자빔에 대해서는 전자반사효과를 발휘할 수 있었다.

하지만, 도 2에 도시한 바와 같이, 온도가 높은 물질로부터 낮은 물질로 복사하는 형태로 열전도가 이루어지게 되기 때문에 조사되는 전자빔(112)에 의해 온도가 상승한 섀도우 마스크(113)로부터 패널(114) 방향으로 열복사가 일어나게 되어 그 복사된 열이 패널(114)의 금속반사막(202)에 의해 다시 반사되어 섀도우 마스크(113)에 열을 전달하게 된다.

따라서, 종래의 섀도우 마스크(113)는 전자반사막(203)이 전자빔(112)이 조사되는 면에만 형성되어 있어, 음극으로부터 조사되는 전자빔(112)에 대해서는 효과를 발휘할 수 있었지만, 패널(114)로부터 복사되는 열에 대해서는 아무런 대처를 할 수가 없었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 칼라 음극선관용 섀도우 마스크에 조사되는 전자빔에 대해 전자를 효과적으로 반사하고 그에 따른 열팽창을 효과적으로 감소시키는 전자반사막과, 패널의 금속반사막으로부터 복사되는 열을 반사하여 섀도우 마스크의 열팽창을 감소시키는 복사선반사막을 섀도우 마스크 양측에 형성함으로써, 섀도우 마스크의 도밍 현상을 억제할 수 있는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관용 개략도.

도 2는 종래의 칼라 음극선관용 패널과 섀도우 마스크의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 섀도우 마스크와 음극선관용 패널을 보여주는 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우 마스크의 전자반사막의 형성 과정을 보여주는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우 마스크의 복사선반사막의 형성 과정을 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101...스템핀 102...음극

103 ~ 108...제1전극 ~ 제6전극 109...펀넬

110...실드컵 111...편향 요크

112...전자빔 113, 301, 407, 502...섀도우 마스크

114...패널 201...형광체

202...금속반사막 203, 302...전자반사막

204...구멍 303...복사선반사막

401...인쇄 기판 402...프레임

403...스크린 메쉬 404...페이스트

405...스크래퍼 406...스퀴지

501...감압 용기 503...알루미늄

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 섀도우 마스크는, 음극으로부터 방사되는 전자빔을 일부 차단, 반사하여 패널에 도포된 형광체에 조사되는 전자빔의 양을 조절하며, 색을 선별하는 섀도우 마스크에 있어서, 전자빔이 조사되는 면에는 전자반사물질로 이루어진 전자반사막이 형성되고, 패널쪽 면에는 패널에 형성된 금속반사막으로부터 복사되는 열에너지를 반사하기 위한 복사선반사막이 형성된다.

여기서, 상기 전자반사물질은 비스무스, 텅스텐 및 그 산화물 중 하나이상으로 선택하여지며, 상기 복사선반사막은 알루미늄 성분을 포함하여 형성되어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 복사선반사막은 증착법에 의해 형성되고, 80% 이상의 반사율을 가지며, 그 두께는 500Å~5000Å인 것이 바람직하다.

또한, 상기 전자반사막은 스크린 인쇄법에 의해 형성되고, 그 스크린 인쇄법에 사용되는 인쇄용 페이스트는 비이클, 전자반사물질, 프리트 글라스로 구성되며, 상기 인쇄용 페이스트의 구성 성분의 비율은, 20~40%의 비이클, 40~50%의 전자반사물질, 20~30%의 프리트 글라스로 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 조사되는 전자빔과, 패널의 금속반사막으로부터 복사되는 열에너지에 의해 발생하는 섀도우 마스크의 열팽창에 따른 도밍 현상을 억제하여 효과적인 전자빔의 조사가 이루어지게 하여 색순도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

전술한 바와 같이, 음극선관에서 음극으로부터 방사된 전자빔이 패널에 도포된 형광체에 조사될 때, 섀도우 마스크는 조사되는 전자빔을 반사하고, 그 조사되는 전자빔에 의해 열팽창을 하게 되는데, 상기와 같은 열팽창은 섀도우 마스크가 부풀어 오르는 도밍 현상을 초래하여 전자빔이 형광막에 도달되는 위치가 이동하여 색순도 저하가 일어나는데 가열된 섀도우 마스크는 복사열을 방사하며, 이 때 전면부측 패널부로 방사된 복사선은 금속반사막에 반사되어 섀도우 마스크로 반사되어 돌아옴에 따라 섀도우 마스크의 온도 상승을 초래하여 상기 전자빔의 조사에 의한 도밍 현상을 더욱 심하게 한다.

따라서, 섀도우 마스크의 전자빔이 조사되는 면에는 비스무스, 텅스텐 또는 그 산화물로 구성된 전자반사물질로 이루어진 전자반사막을 형성하고, 패널쪽 면에는 패널에 형성된 금속반사막으로부터 복사되는 열에너지를 반사하기 위해 알루미늄으로 이루어진 복사선반사막을 형성하여 상기 도밍 현상을 감소시킬 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 섀도우 마스크와 음극선관용 패널을 보여주는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 섀도우 마스크는, 음극으로부터 조사되는 전자빔(112)을 반사하기 위해 비스무스, 텅스텐 또는 그 산화물로 구성된 전자반사물질로 이루어진 전자반사막(302)이 섀도우 마스크(301)의 전자빔(112)이 조사되는 면에 형성되고, 상기 전자빔(112)이 조사되어 온도가 상승한 섀도우 마스크(301)에 의해 일어나는 열복사가 패널(114)에 도포된 금속반사막(202)에 의해 다시 반사되어 섀도우 마스크(301)로 전달되는 것을 반사하기 위해 알루미늄으로 구성된 복사선반사막(303)이 상기 섀도우 마스크(301)의 패널(114)쪽 면에 형성된다.

이렇게 하여, 음극으로부터 조사되는 전자빔(112)은 전자반사막(302)이 반사하고, 패널(114)의 금속반사막(202)으로부터 전달되는 열복사는 복사선반사막(303)이 반사하여, 상기 섀도우 마스크(301)의 온도상승을 감소시키고 그에 따른 도밍 현상을 억제하여 전자빔(112)이 안정적으로 패널(114)의 형광체(201)에 조사되게 한다.

이 때, 비스무스, 텅스텐 또는 그 산화물로 구성된 전자반사물질로 이루어진 상기 전자반사막은 스크린 인쇄법에 의해 형성되는 것이 바람직한데, 여기서, 상기 전자반사막을 형성하는 스크린 인쇄법에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우 마스크의 전자반사막의 형성 과정을 보여주는 도면으로서, 먼저, 인쇄 기판(401) 위에 양 끝이 프레임(402)에 고정되어 있고 망상 조직을 갖는 스크린 메쉬(screen mesh)(403)가 위치한다.

그리고, 상기 인쇄 기판(401)과 스크린 메쉬(403) 사이에 섀도우 마스크(407)를 올려놓고, 스크린 메쉬(403) 위에 인쇄용 페이스트(404)를 스크래퍼(405)를 이용하여 스크린 메쉬(403)에 골고루 도포하고, 다시 상기 페이스트(404)를 스퀴지(406)를 이용하여 균일한 압력을 가하면서, 스크린 메쉬(403) 사이로 밀어넣어 원하는 형태로 인쇄한다.

이러한 스크린 인쇄법은 상기와 같은 전자반사막을 형성하는 데 가능한 스프레이 코팅법에 비해 보다 두껍고, 전체적으로 균일한 두께로 전자반사막의 형성이 가능하다.

한편, 상기 스크린 인쇄법에 사용되는 인쇄용 페이스트(404)는 비이클, 전자반사물질, 프리트 글라스로 구성되며, 상기 인쇄용 페이스트의 구성 성분의 비율은, 20~40%의 비이클, 40~50%의 전자반사물질, 20~30%의 프리트 글라스로 구성되는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 비히클은 유기 바인더와 유기 솔벤트로 구성되는데, 상기 유기 바인더는 셀룰로오즈계, 아크릴계, 비닐계, 에폭시계 수지 중의 한가지를 사용하며, 유기 솔벤트는 n-Butyl Carbitol, n-Butyl Carbitol Acetate 등으로서 이를 섞은 후에 교반기에서 300~1000rpm 정도의 교반 날개 회전 속도하에서 에틸 셀룰로즈를 가해 30분 내지 2시간 정도 같은 교반 날개 회전 속도하에서 교반하고, 이 때 발생한 기포를 없애기 위해 상온에서 4~12시간 정도 안정화시킨다.

그리고, 상기 프리트 글라스는 전자반사막이 잘 결합되도록 하고 그 전자반사막을 섀도우 마스크에 견고하게 부착하도록 하는 역할을 하는 것으로서, PbO, ZnO, B₂O₃계통의 결정성 프릿트를 사용한다.

이렇게 인쇄용 잉크를 섀도우 마스크(407) 위에 도포한 후, 상기 섀도우 마스크(407)를 약 600°C에서 흑화 처리하여 전자반사막을 형성시킨다.

그리고, 상기 알루미늄으로 구성된 복사선반사막은 증착법에 의해 형성되는 것이 바람직한데, 여기서, 상기 알루미늄 복사선반사막을 형성하는 증착법에 대해 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우 마스크의 복사선반사막의 형성 과정을 보여주는 도면으로서, 전자반사막이 도포되어진 섀도우 마스크(502)를 특정 곡률을 가지는 금형을 이용하여 프레스로 형성하고, 이를 감압용기(501)에 넣어 로터리 펌프와 확산 펌프를 이용하여 10^-4Torr 이하로 감압하고, 알루미늄 50~300㎎(503)을 히터로 가열한다.

그러면, 상기 가열된 알루미늄(503)은 온도가 올라갈수록 금속 결합력이 약화되어 비산하게 되고, 그에 따라 섀도우 마스크(502) 면에 균일한 조도의 반사율이 우수한 반사막을 형성하게 된다.

이 때, 형성된 막 두께가 너무 적으면 반사특성이 저하될 우려가 있고, 또한 막 두께가 너무 두꺼울 경우 마스크 홀이 막혀지는 문제가 발생하여, 알루미늄 막의 일정 두께를 유지할 필요가 있는데, 그 두께는 500~5000Å의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 알루미늄막은 90% 이상의 반사율과, 높은 전도도를 가짐으로써 섀도우 마스크에서 발생된 열을 효과적으로 외부로 방출하여 열팽창을 억제할 수 있다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우 마스크는 섀도우 마스크의 양 측면에 전자빔의 효과적인 반사를 위한 전자반사막과, 열복사를 반사하기 위한 복사선반사막을 형성하여, 상기 전자빔과 열복사에 따른 섀도우 마스크의 열팽창에 따른 도밍 현상을 억제하여 안정적으로 전자빔이 형광체에 조사되도록 하고, 그에 따라 형광체의 색순도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 음극으로부터 방사되는 전자빔을 일부 차단, 반사하여 패널에 도포된 형광체에 조사되는 전자빔의 양을 조절하며, 색을 선별하는 섀도우 마스크에 있어서,

   전자빔이 조사되는 면에는 전자반사물질로 이루어진 전자반사막이 형성되고, 패널쪽 면에는 패널에 형성된 금속반사막으로부터 복사되는 열에너지를 반사하기 위한 복사선반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전자반사물질은 비스무스, 텅스텐 및 그 산화물 중 하나이상으로 선택하여진 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 복사선반사막은 알루미늄 성분을 포함하여 형성되어진 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 복사선반사막은 증착법에 의해 형성되는 것을 특징으로 음극선관용 섀도우 마스크.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 복사선반사막은 80% 이상의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 복사선반사막은 500~5000Å인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 전자반사막은 스크린 인쇄법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 전자반사막의 스크린 인쇄법에 사용되는 인쇄용 페이스트는 비이클, 전자반사물질, 프리트 글라스로 구성되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 인쇄용 페이스트의 구성 성분의 비율은, 20~40%의 비이클, 40~50%의 전자반사물질, 20~30%의 프리트 글라스로 구성되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 섀도우 마스크.