KR20030022905A - 음극선관용 섀도우 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관용 섀도우 마스크에 관한 것으로, 섀도우 마스크의 중심부와 주변부 휘도 특성 및 퓨리티 여유도를 동시에 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 음극선관 내부의 프레임에 상하방향으로 장력을 인가받으며 고정되게 설치되고, 전자빔이 통과하는 무수히 많은 슬롯이 형성되어 색선별 작용을 하는 섀도우 마스크에 있어서, 상기 섀도우 마스크의 수평방향의 슬롯 중심에서 슬롯 중심까지의 거리를 Ph, 수직방향의 슬롯 중심에서 슬롯 중심까지의 거리를 Pv, 슬롯면적을 SA라 하고, 섀도우 마스크의 투과율(TM)을

로 정의할 때, 섀도우 마스크의 중심부의 투과율은 0.20 ≤TM ≤0.24 를 만족하고, 주변부의 투과율은 0.15 ≤TM ≤0.18을 만족함을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우 마스크를 제공한다.

Description

음극선관용 섀도우 마스크{Shadow Mask for Cathod Ray Tube}

본 발명은 음극선관의 섀도우 마스크에 관한 것으로, 특히 음극선관의 휘도 특성 및 퓨리티 특성을 향상시킬 수 있는 슬롯구조를 갖는 음극선관용 섀도우 마스크에 관한 것이다.

일반적으로, 음극선관은 텔레비젼 수상기 또는 컴퓨터 모니터와 같은 영상 표시 장치에서 화상이 구현되는 주요 구성부로, 음극선관은 첨부된 도면의 도 1과 도 2에 도시된 것과 같이, 전체적으로 전면에 설치되는 패널(1)과, 상기 패널(1)의 후부에 설치되는 펀넬(2)로 이루어진다.

그리고, 상기 패널(1)과 펀넬(2)에 의해 구획된 내부에는 소정의 발광 역할을 하는 형광면(3)과, 상기 펀넬(2)의 넥크(neck)에 내설되어 상기 형광면(3)을 발광시키기 위한 전자빔(11)을 발사하는 전자총(8)과, 상기 소정의 형광면(3)을 발광시키도록 전자빔을 선별해 주는 섀도우 마스크(4)와, 상기 섀도우 마스크(4)를 지지하는 프레임 어셈블리(5)가 설치된다.

상기 프레임 어셈블리(5)는 섀도우 마스크(4)가 고정되는 메인프레임(5a)과 상기 섀도우 마스크(4)에 장력을 인가하여 주는 서브프레임(5b)으로 이루어지고, 상기 메인프레임(5a)의 측부에는 프레임 어셈블리(5)를 패널(1)에 결합되도록 해주는 스프링(6)이 설치되며, 서브프레임(5b)에는 음극선관이 동작 중 외부 지자기에 영향을 적게 받도록 차폐 역할을 해주는 인너쉴드(7)가 용접되어 고정되어 있다.

그리고, 상기 펀넬(2)의 넥크 부분 외측에는 전자총(미도시)에서 발사된 전자빔(11)을 상하 및 좌우로 편향시켜 주는 편향요크(8)가 설치되어 있으며, 발사된 전자빔(11)이 정확히 소정의 형광체를 타격할 수 있도록 그 진행 궤도를 수정해주는 2,4,6극의 마그네트(9)가 구비되어 색순도 불량을 방지하도록 되어 있다.

또한, 상기와 같은 음극선관은 고진공으로 되어 있기 때문에 외부의 충격에 의해 쉽게 폭축이 일어날 수 있는 바, 이를 방지하기 위하여 패널(1)의 스커트(skirt) 외측면을 따라 보강밴드(10)를 장착함으로써 고진공 상태의 음극선관의 응력을 분산시켜 내충격성을 확보하게 된다.

한편, 통상적인 음극선관에서는 상기 섀도우 마스크(4)를 통과하는 전자빔 중 약 80% 이상의 전자빔은 섀도우 마스크에 부딪혀 열에너지로 변하고, 나머지 20% 미만의 전자빔만 섀도우 마스크(4)의 슬롯(4a)을 통과하여 형광체를 타격하게 된다.

도 3은 상기 섀도우 마스크(4)의 슬롯 구조에 의한 투과율을 설명하는 도면으로, 수평방향의 슬롯(4a) 중심에서 슬롯(4a) 중심까지의 거리를 수평피치(Ph), 수직방향의 슬롯(4a) 중심에서 슬롯(4a) 중심까지의 거리를 수직피치(Pv), 전자빔이 투과되는 슬롯(4a)의 수평방향의 폭을 슬롯폭(Sw), 수직방향의 슬롯(4a)과 슬롯(4a) 사이의 폭을 브릿지폭(Br), 슬롯의 면적을 SA라 할 때, 섀도우 마스크(4) 투과율(TM)은 다음 수학식 1과 같이 정의된다.

종래의 음극선관용 섀도우 마스크(4)는 중심부에서 투과율(TM)이 17%~19%이고, 주변부에서 빔 투과율이 14%~16%의 분포를 갖는다,

상기와 같이 섀도우 마스크(4)의 중심부와 주변부의 투과율은 약 3%~4% 의 차이를 보이는데, 이는 섀도우 마스크(4)를 성형시 섀도우 마스크의 강도를 확보하기 위해 브릿지폭(Br)을 중심부에서 주변부로 갈수록 증가시키기 때문이다. 통상, 상기 브릿지폭(Br)은 중심부에서 주변부로 가면서 약 20%~25% 정도 증가한다.

한편, 음극선관의 설계시 퓨리티 특성을 향상시키기 위해, 즉 소정의 형광체 도트에 전자빔이 정확히 타격되어 색순도를 향상시킬 수 있도록 하기 위해 섀도우 마스크(4)의 유효면 전영역에서 전자빔 배열을 G/R=1.000(Just)(도 4참조)로 설계하게 된다. 참고로, 도 4는 상기와 같은 전자빔 배열 예를 나타낸 것으로, 도면의 상측으로부터 G/R=1, G/R<1, G/R>1.0 의 전자빔 배열 상태를 나타낸다.

도 5를 참조하여 상기 전자빔 배열의 정의를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전자빔 배열(Beam Grouping Rate)은 다음 수학식 2로 표현될 수 있다.

여기서, BGR은 3개의 전자빔 배열(Beam Grouping Rate)를 말하며, So는 편향면에서 중심 전자빔과 측면 전자빔 간의 거리, Qo는 섀도우 마스크의 슬롯에서 패널 내면까지의 거리, Ph는 섀도우 마스크의 수평방향의 슬롯 중심으로부터 슬롯 중심까지의 거리(수평피치)(도 3참조), Lo는 편향요크의 전자빔 편향중심에서 패널 내면까지의 거리를 의미한다.

위 수학식 2에서와 같이 주변으로 갈수록 Qo가 커지게 되므로 전자빔 배열(GR)을 1.000으로 설계하기 위해서는 섀도우 마스크 수평피치(Ph)가 주변으로 갈수록 증가하게 되는데, 음극선관이 평면화 될수록 수평피치 증가율을 크게 설계해야하며, 통상적으로 20%~40% 정도의 수평피치 확대율을 갖는다.

이 또한 전술한 바와 같이 섀도우 마스크 중심부에 비해 주변부에서 투과율이 감소하게 되는 요인으로 작용한다.

한편, 도 6에 도시한 것과 같이, 섀도우 마스크(4)의 중심부 투과율이 증가하면 비례적으로 음극선관의 휘도(밝기) 특성이 향상된다.

그런데, 섀도우 마스크(4)의 주변부와 같이 중심부에 비해 투과율이 상대적으로 낮을 때 휘도특성을 향상하기 위해서는 통상적으로 스크린의 형광체의 도포면적을 확대해야 하는데, 이와 같이 스크린의 형광체를 확대할 경우 전자빔이 소정의 형광체를 타격할 때 인근의 형광체를 타격하는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 휘도는 향상되지만 퓨리티 특성이 악화되는 문제가 발생한다.

요컨대, 섀도우 마스크(4)의 중심부와 주변부의 투과율 차이가 클수록 중심부 휘도와 주변부 휘도 차이가 크게 되어 음극선관의 휘도 균일성이 저하되는 문제가 발생하며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 주변부 스크린의 형광체 폭을 넓히거나 슬롯 폭을 넓히면 퓨리티 여유도를 악화시키는 문제가 발생하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 주변부 스크린의 형광체 폭을 넓히거나 섀도우 마스크 슬롯 폭을 넓히지 않고 섀도우 마스크의 중심부와 주변부 휘도 특성 및 퓨리티 여유도를 동시에 향상시킬 수 있는 음극선관용 섀도우 마스크를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 음극선관의 구조를 나타내기 위하여 일부분을 절개하여 나타낸 도면

도 2는 종래의 음극선관용 섀도우 마스크의 정면도

도 3은 도 2의 섀도우 마스크의 슬롯 구조를 나타낸 도면

도 4는 음극선관의 기하학적 구조를 나타낸 도면

도 5는 전자빔 배열 예를 설명하는 도면

도 6은 섀도우 마스크의 투과율에 따른 음극선관의 휘도 변화를 나타낸 그래프

도 7은 본 발명의 섀도우 마스크 구조의 제 1실시예를 나타낸 도면

도 8은 본 발명의 섀도우 마스크 구조의 제 2실시예를 나타낸 도면

* 도면의 주요부분의 참조부호에 대한 설명 *

140, 240 - 섀도우 마스크 141, 241 - 슬롯

242 - 개방홈 TM - 투과율

Ph - 수평피치 Pv - 수직피치

Sw - 슬롯 폭 Br - 브릿지폭

SA - 슬롯면적

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 음극선관 내부의 프레임에 상하방향으로 장력을 인가받으며 고정되게 설치되고, 전자빔이 통과하는 무수히 많은 슬롯이 형성되어 색선별 작용을 하는 섀도우 마스크에 있어서, 상기 섀도우 마스크의 수평방향의 슬롯 중심에서 슬롯 중심까지의 거리를 Ph, 수직방향의 슬롯 중심에서 슬롯 중심까지의 거리를 Pv, 슬롯면적을 SA라 하고, 섀도우 마스크의 투과율(TM)을

로 정의할 때, 섀도우 마스크의 중심부에서의 투과율은 0.20 ≤TM ≤0.24 를 만족함을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우 마스크를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 한 형태에 의하면 상기 섀도우 마스크의 주변부에서의 투과율은 0.15 ≤TM ≤0.18을 만족하도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 음극선관용 섀도우 마스크의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이해를 돕기 위하여, 이하의 설명에서 종래와 동일하거나 유사한 구성부에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하며, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명의 제 1실시예에 따른 섀도우 마스크의 슬롯 형태를 나타낸 것으로, 전술한 바와 같이 섀도우 마스크(140)의 수평방향의 슬롯(141) 중심에서 슬롯(141) 중심까지의 거리를 수평피치(Ph), 수직방향의 슬롯(141) 중심에서 슬롯(141) 중심까지의 거리를 수직피치(Pv), 전자빔이 투과되는 슬롯(141)의 수평방향의 폭을 슬롯폭(Sw), 수직방향의 슬롯(141)과 슬롯(141) 사이의 폭을 브릿지폭(Br), 슬롯의 면적을 SA라 할 때, 섀도우 마스크(140) 투과율(TM)은

로 정의된다.

즉, 섀도우 마스크(140)의 투과율은 수평피치(Ph)와 수직피치(Pv)의 단위면적 내에서 전자빔이 통과하게 되는 슬롯면적(SA)의 비로 계산할 수 있다.

본 발명에서는 상기 섀도우 마스크(140)의 중심부에서 투과율(TM)은 20% 내지 24%로 제한되며, 주변부에서 투과율(TM)은 15% 내지 8%로 제한되는데, 섀도우 마스크(140) 중심부의 투과율이 20% 미만이 되면 휘도를 높이기 위해 스크린의 형광체의 폭을 넓혀야 하는데, 이는 전술한 것과 같이 전자빔이 인근의 형광체를 타격할 우려가 커 퓨리티 특성을 저하시키며, 반대로 섀도우 마스크(140)의 중심부 투과율이 24% 이상으로 구성하기 위해서는 수직방향으로의 각 슬롯 사이, 즉 브릿지를 거의 완전히 개방하는 구조로 섀도우 마스크를 형성해야 한다.

상하로 장력을 인가받는 장력인가형 섀도우 마스크(140)는 기존의 금형을 이용한 포밍(forming)형 섀도우마스크에 비해 브릿지폭(Br)을 50% 내지 60% 줄일 수 있는바, 이와 같이 섀도우 마스크의 브릿지폭을 줄임으로써 전자빔이 투과하는 슬롯면적을 확대시킬 수 있게 되어 투과율 향상을 얻을 수 있다.

이와는 다르게, 도 8에 도시한 것과 같이 섀도우마스크(240)의 브릿지를 에칭에 의하여 부분적으로 제거하여 수직방향으로 슬롯(241)과 슬롯(241) 사이를 관통하는 개방홈(242)을 형성함으로써 슬롯면적을 증가시켜 투과율을 증가시킬 수도 있다.

한편, 본 발명에서는 섀도우 마스크(140. 240)들의 주변부에서의 투과율을 중심부 투과율보다 낮은 15% 내지 18%로 규정하는데, 이는 전술한 것과 같이 중앙부에서 주변부로 갈수록 수평방향의 피치(Ph)가 25% 정도 증가하기 때문이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 섀도우 마스크의 중심부 및 주변부에서의 투과율이 향상되므로 휘도 특성이 향상되고, 이에 따라 동일 휘도일 경우 패널 내면에 도포된 형광체 폭을 줄이고 블랙메트릭스의 폭을 증가시킬 수 있어 퓨리티 여유도를 향상시킬 수 있고, 이에 따라 음극선관의 스크린 품질이 향상될 수 있음과 더불어 음극선관의 제조공정에서의 조정성을 향상시켜 생산성을 증가시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 음극선관 내부의 프레임에 상하방향으로 장력을 인가받으며 고정되게 설치되고, 전자빔이 통과하는 복수개의 슬롯이 형성되어 색선별 작용을 하는 섀도우 마스크에 있어서,

   상기 섀도우 마스크의 수평방향의 슬롯 중심에서 슬롯 중심까지의 거리를 Ph, 수직방향의 슬롯 중심에서 슬롯 중심까지의 거리를 Pv, 슬롯면적을 SA라 하고, 섀도우 마스크의 투과율(TM)을

   로 정의할 때, 섀도우 마스크의 중심부에서의 투과율은 0.20 ≤TM ≤0.24 를 만족하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우 마스크.
2. 제 1항에 있어서, 상기 섀도우 마스크의 주변부에서의 투과율은 0.15 ≤TM ≤0.18을 만족하도록 된 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우 마스크.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 섀도우 마스크의 슬롯과 이 슬롯에 수직방향으로 인접한 슬롯 사이를 관통하는 개방홈이 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우 마스크.