KR20040014810A - 원형절결부를 갖는 인너마그네틱실드를 구비한 음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관에서 단변부와 장변부로 구성되어 외부 자계의 영향을 차단하는 인너 마그네틱 실드의 구조에 관한 것으로, 단변부의 경사면에 전자총측 개구부로 개방된 Ω형 절결부를 형성하고, Ω형 절결부와 전자총측 개구부 꼭지점 사이에는 소정의 경사각을 갖는 경사연장부가 형성되고, Ω형 절결부의 중심은 전자총측 개구부 꼭지점 사이를 연결하는 가상 직선 아래의 스크린측에 존재하는 구조의 인너 마그네틱실드이다.

Description

원형절결부를 갖는 인너마그네틱실드를 구비한 음극선관{CRT Including Inner Magnetic Shield with Ω-shaped cutting part}

본 발명은 칼라 음극선관의 인너 마그네틱실드에 관한 것으로, 상세하게는 지자계 등의 외부자계를 효율적으로 차폐시켜 외부자계의 변동에 의한 전자빔의 미스랜딩을 최소화시킬 수 있는 칼라 음극선관의 인너 마그네틱실드 구조에 관한 것이다.

도1은 일반적인 칼라 음극선관의 내부 구성을 보여주는 일부절단 측면도이다. 도1에 도시된 바와같이, 칼라 음극선관은 내측면에 적색, 녹색, 청색의 형광체(1)가 도포되어 형광면을 형성하는 패널(2)과, 패널(2)의 후방에 대해 프릿 글라스에 의해 융착되며 내부압력을 고진공 상태로 유지하는 펀넬(3)에 의해 외관이 형성된다.

패널(2)의 내측에는 색 선별 역할을 하는 미세한 공극 형상의 홀(또는 슬릿)(4)이 형성된 새도우마스크(5)가 프레임(6)을 매개로 장착되며, 프레임(6)은 스프링(7)에 의해 패널(2)의 내측면에 지지된다.

프레임(6)의 후방에는 전자총에서 주사되는 전자빔이 지자계 등의 외부자계에 의하여 영향을 받지 않도록 차폐하는 인너 마그네틱실드(8)가 장착된다.

펀넬(3)의 후방에는 네크부(9)가 구비되며, 네크부(9)의 내측에는 가시화시킨 전자빔(10)을 주사시키는 전자총(11)이 장착된다.

펀넬(3)의 후방과 네크부(10) 사이에 위치되는 경계부에는 전자총(11)에서 주사되는 전자빔(10)을 형광체(1)가 도포된 형광면 전체로 편향시켜 주는 편향요크(12)가 장착된다.

그리고, 보강밴드(13)는 패널과 펀넬의 결합부위를 보강한다.

이러한 구성을 갖는 칼라 음극선관은 전자총(11)에서 전자빔(10)을 방사하게 되면, 방사되는 전자빔(10)은 새도우마스크(5)에 형성된 홀(4)을 통과하여 패널(2)의 내측면에 형성된 형광체(1)와 충돌하며 이때 형광체(1)을 발광시키면서 패널(2)을 통하여 영상을 재현시키게 된다.

그런데, 전자계의 작용으로 편향되는 성질을 가진 전자빔은 지자계에도 민감하게 영향받아 화질의 열화 원인으로 작용한다. 따라서, 종래부터 전자빔이 지자계의 영향을 받지 않게 하려는 목적으로 마스크 프레임에 인너 마그네틱실드를 장착시켜 놓고 있다.

이러한 인너 마그네틱실드(8)의 일반적인 상세구조를 보면, 관 중심축에 평행하게 연장하는 수직부, 및 수직부의 한 단부와 일체로 형성되어 관 중심축을 향해 일정 경사를 갖고 연장하는 경사부로 구성된다. 수직부의 다른 단부는 프레임에 클립으로 부착되고, 이 수직부에 의해 전면 개구부가 형성된다. 실제로는 전면개구부는 수직부의 프레임측 단부에서 대략 수직으로 절곡된 절곡부(도 1에서 클립 또는 용접에 의해 프레임에 부착되는 부분)에 의해 형성된다. 반면에, 연장하는 경사부의 단부에 의해 개구부가 형성되는 데, 이 개구부는 수직부 단부에서 관 중심축을 향해 경사를 갖고 연장하므로 상대적으로 상기 전면 개구부보다 작다.

인너 마그네틱실드는 전자빔이 주사되는 경로를 지자계로부터 차폐시키는 것으로서, 보통 규소강판을 소재로 하여 프레스 성형되고 있다.

지자계는 지구의 남극과 북극을 축으로 하여 발생되어서 일정한 힘으로 영향을 끼쳐 전자빔의 경로를 변경시킴으로써 퓨리티 특성의 저하, 라스터 왜곡 및 컨버젼스 특성 변화를 일으키는 데, 인너 마그네틱실드의 사용으로 그 영향을 상당한 수준으로 감쇄시킬 수 있다.

지자계의 차폐는 외부자계가 존재하는 자기장 영역에 금속재료를 놓으면 이 금속재료의 내부에 스핀 모멘트가 형성되어 자기 쌍극자가 일정한 방향으로 배열되면서 금속도체는 일종의 자성체로 변하게 된다. 동시에 금속재료 자체에 형성된 미소자석 구조에 의하여 금속재료에서 자기력이 발생되고, 이 자기력은 외부 자기력과 상쇄 또는 보강간섭을 일으키므로 결과적으로 외부자계는 금속재료로 인해 자기장의 경로가 변화하게 된다.

인너 마그네틱실드에 의한 자계 차폐 효과는 투자율이 클 수록 자기장의 방향이 인너 마그네틱실드쪽으로 변화되는 특성을 나타낸다. 즉, 자계 차폐 효과는 투자율과 재료의 두께에 비례하며 폭에 반비례하는 것이다.

종래에 실용화되어 있는 인너 마그네틱실드는 일체형과 사각분리형 그리고 다각분리형이 공지되어 있다. 일체형은 프레스 성형하여 하나의 부품으로 성형되는 것으로서, 차폐효과와 동-서 방향의 자계 이동량이 우수한 장점을 가지고 있으나 소재의 연신율이 35％ 이상되어야 성형이 가능한 제약을 받고, 또한 프레스 금형 구조가 복잡하게 되는 단점이 있다.

한편, 사각분리형과 다각분리형은 연신율이 낮은 소재를 사용할 수 있고 금형도 비교적 간단하게 제작할 수 있으며, 북-남 자계 이동량이 우수한 장점이 있어 대부분의 대형 칼라 음극선관은 이 방식으로 제조되고 있다. 자계의 영향은 동-서방향이 무시하여도 좋을 정도로 극히 미미하여 남-북 방향을 중시하는 설계로 함이 일반적이다. 인너 마그네틱실드를 통과하는 전자빔은 반시계방향의 회전 빔을 발생시키는데 반해, 인너 마그네틱실드는 시계방향의 수평방향 빔을 발생시켜서 이를 서로 상쇄시키게 되고, 인너 마그네틱실드의 입사측에 형성된 여러 형상의 노치는 이를 통해 생성되는 반자속으로 전체이동량을 감소시키게 된다.

도2는 종래의 V자형 인너 마그네틱실드의 구조에 대한 사시도이다. 종래의 인너 마그네틱실드는 관축방향(남북방향) 외부자계에 의해 발생되는 전자빔의 미스 랜딩량을 줄이기 위하여 일반적으로 단변에 V자형 절결부(21)를 형성한다. 이러한 형상은 V자형 절결부(21)의 깊이가 깊어질수록 관축방향 외부자계에 의한 전자빔 이동량(남북 이동량)은 감소하지만, 좌우방향 외부자계에 의한 전자빔 이동량(동서 이동량)은 증가하는 경향을 나타낸다. 이러한 이유로 동서 이동량을 감소시키는 것이 제한적이고 충분하지 못하기 때문에 스크린 여유도가 부족하게 되어 품질저하가 발생한다. 또한, V자형 절결부는 전자빔 이동량 감소효과가 스크린 대각부에 한정적이기 때문에 스크린 중앙 상하단부에서 이동량 감소효과를 기대하기 어렵다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지자계 등의 외부 자계의영향을 효과적으로 감소시켜, 외부 자계에 의한 퓨리티 특성의 저하, 라스터 왜곡 및 컨버젼스 특성 등의 변화를 해소하는 것을 목적으로 한다.

도1은 일반적인 칼라 음극선관의 내부 구성을 보여주는 일부절단 측면도,

도2는 종래의 V자형 인너 마그네틱실드의 구조에 대한 사시도,

도3a은 본 발명에 따른 인너 마그네틱실드의 구조를 보여주는 사시도,

도3b는 인너 마그네틱실드의 전자총측 단변에 형성된 Ω형 절결부의 위치,

도4는 V형 절결부와 Ω형 절결부의 자계성분의 전환크기,

도5a는 스크린 상에서 외부 자계에 의한 영향을 가장 많이 받는 부분,

도5b는 전자빔이 스크린 여유도가 부족한 도5a의 A지점으로 이동하는 동안 좌우방향(X방향)으로 받는 힘, 그리고

도5c는 취약부분 A를 중심으로 Ω형 절결부의 반경의 크기에 따른 남북 및 동서 이동량을 도시하고 있다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

31: 장변32: 단변

33: Ω자형 절결부34: 전자총측 개구부

35: 스크린측 개구부36: 장단변 모서리

37: 경사연장부41: 중심

42, 42': 꼭지점43: 원호

A: 취약지점

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 인너 마그네틱실드의 단변부를 Ω형상으로 절결하고, Ω형 절결부와 전자총측 단변부 꼭지점 사이에는 경사부가 형성되고, Ω형 절결부의 중심은 단변부 꼭지점 사이를 연결하는 직선 아래의 스크린 쪽에 존재하는 인너 마그네틱실드 구조를 제공한다.

도3a은 본 발명에 따른 인너 마그네틱실드의 구조를 보여주는 사시도이다. 도3에 도시된 바와같이, 인너 마그네틱실드는 장변(31), 단변(32), Ω자형 절결부(33), 전자총측 개구부(34), 스크린측 개구부(35), 장단변 모서리(36), 경사연장부(37) 등으로 구성되어 있다.

펀넬 및 스크린 등의 형상에 따라 장변(31)과 단변(32)으로 구분되고, 전자총측 개구부(34)는 전자빔이 주사되는 전자총 쪽에 위치하고, 스크린측 개구부(35)는 전자빔이 도달하는 형광막 쪽에 위치한다.

장변(31)의 형태는 기존의 형태를 그대로 유지하고, 단변(32)의 형태는 전자총측의 개구부(34)에서 소정 각도의 경사로 연장되는 경사연장부(37)에 의해 스크린 쪽으로 이동한 지점의 중앙부에 거의 원형에 가까운 형태의 Ω형상의 절결부(33)를 형성한다.

Ω형상의 절결부(33)의 위치는 Ω형 절결부의 스크린 쪽 끝단이 인너 마그네틱실드의 높이의 1/2 이하의 범위에서 적절히 선택한다. 여기서, Ω형 절결부의반경의 크기는 Ω형 절결부의 스크린 쪽 끝단의 깊이 뿐만 아니라 경사연장부(37)의 크기에 따라 달라진다. 경사연장부(37) 길이는 Ω형 절결부의 반경의 크기가 단변(32)의 전자총측 개구부 길이의 1/2일 경우에 최소 즉 0가 되고, Ω형 절결부가 스크린쪽으로 가장 깊이 들어간 위치, 여기서는 인너 마그네틱실드 높이의 1/2이 되는 경우에 최대가 될 수 있다. 따라서, Ω형 절결부의 스크린쪽 끝단의 깊이는 인너 마그네틱실드 높이의 44% 내지 48%에서 결정되는 것이 바람직하며, 46%로 구성하는 것이 가장 바람직하다. 또한, Ω형 절결부의 반경은 단변(32)의 전자총측 길이와 경사연장부(37)의 크기에 의해서도 영향을 받으므로, Ω형 절결부의 반경은 단변의 전자총측 길이의 1/2 이하인 35% 내지 48%에서 선택되며, 40% 내지 45%가 가장 바람직하다.

도3b는 인너 마그네틱실드의 전자총측 단변에 형성된 Ω형 절결부의 위치를 도시하고 있다.

도3b에 도시된 바와같이, Ω형 절결부(33)의 중심(41)은 단변(32)의 전자총측 꼭지점(42, 42')을 연결하는 가상의 직선에서 스크린 쪽으로 이동되어 있으며, 중심의 이동 정도는 Ω형 절결부의 크기 및 경사연장부의 길이에 따라 달라진다.

Ω형 절결부의 형상은 원형으로 구성되는 것이 바람직하나, 원형에 가까운 타원형으로 형성하여도 무방하다.

그리고, 도3b는 Ω형 절결부의 스크린쪽 끝단의 깊이는 인너 마그네틱실드 높이의 46%, 그리고 Ω형 절결부의 반경은 단변(32)의 전자총측 길이의 45%인 경우에 대하여 도시하고 있다.

이러한 구조를 갖는 인너 마그네틱실드의 작용을 설명하면 다음과 같다.

전자빔은 음극선관 내부에서 진행하는 동안 로렌츠힘의 영향으로 이동경로가 변경된다. 스트립 형광체 타입의 음극선관에서, 전자빔의 이동방향에 대하여 수직방향으로의 전자빔 이동은 동일색의 형광체를 발광시키므로 퓨리티(purity) 문제가 발생하지 않으나, 전자빔의 이동방향에 대하여 수평방향으로의 전자빔 이동은 다른 색의 형광체를 발광시켜 색번짐 등의 문제를 야기한다. 따라서, 로렌츠 힘에서 중요한 것은 수평방향의 힘이다. 즉, F_x= -e(v_yB_z- v_zB_y)의 식으로 표현되는 수평방향의 힘이다.

도4는 V형 절결부와 Ω형 절결부의 자계성분의 전환크기를 상대적으로 도시하고 있다. 도4에 도시된 바와같이, Ω형 절결부가 V형 절결부에 비하여 관축방향 외부자계 성분(B_z)를 수직방향 성분(B_y)으로 효과적으로 전환시켜, 결국 위 식에서 F_x값을 감소시켜 동서 이동량을 감소시키고 있음을 알 수 있다.

한편, Ω형에서 원호의 반경을 단변의 전자총측 길이의 1/2 이하로 제한하는 것은 반경이 커질수록 남북 이동량 감소에는 효과적이지만, 동서 이동량이 급격하게 증가하여 실적용이 불가능해지기 때문이며, 그리고 경사연장부를 형성하는 것은 관축방향 외부자계를 수직방향 자계성분으로 전환하여 동서 이동량 감소 효과를 향상시키기 위함이다.

도5a는 스크린 상에서 외부 자계에 의한 영향을 가장 많이 받는 부분을 표시하고 있다. 도5a에 도시된 바와같이, 스크린의 2/4분면에 한정하여 보면 수평방향으로 290 mm, 수직방향으로 210 mm 지점(A)이 여유도가 취약한 부분으로서 외부 자계에 의한 이동량 감소가 가장 필요한 부분이다. 한편, 도5a에서, 부호 B, C는 이동량을 비교하기 위한 측정 포인트이다.

도5b는 전자빔이 스크린 여유도가 부족한 도5a의 A지점으로 이동하는 동안 좌우방향(X방향)으로 받는 힘, 즉 F_x를 나타낸 것이다. 도5b에서 점선은 V자형 노치가 인너 마그네틱실드 높이의 46% 깊이로 형성된 경우이고, 실선은 Ω형 절결부가 인너 마그네틱실드 높이의 46% 정도의 깊이로 형성된 경우이다. 도5b에서 알 수 있는 바와같이, Ω형 절결부를 형성한 것이 V형 절결부를 형성한 것에 비하여 플러스 X방향으로 많은 힘을 받고 있다. 이것은, Ω형 절결부를 사용할 경우에, 외부 자계 성분 중 B_z가 B_y로 많이 전환되어 F_x가 플러스 방향으로 증가한 것을 의미한다.

도5c는 취약부분 A를 중심으로 Ω형 절결부의 반경의 크기에 따른 남북 및 동서 이동량을 비교 도시하고 있다. 도5c에서, 위치 B와 C는 도5a에서 X축으로는 동일하게 300 mm, Y축으로 각각 230mm 와 130mm 떨어진 위치이다. 도5c에 도시된 바와같이, Ω형 절결부의 반경을 대, 중, 소로 나누어 적용하여 각 측정위치에서 남북 및 동서 이동량을 보면, 반경이 커질수록 남북 이동량 감소효과는 크지만, 동서 이동량은 증가하기 때문에 남북 및 동서 이동량이 균등하게 배분되는 크기에서 반경이 결정되어야 한다. 따라서, Ω형 절결부의 반경은 인너 마그네틱실드의 전자총측 단변길이의 1/2 이하로 형성하는 것이 적절함을 알 수 있고, 본 발명은 Ω형 절결부의 반경을 단변의 전자총측 길이의 1/2 이하인 35% 내지 48%에서 선택한다.

아래 표1은 Ω형 절결부를 이용하여 동서 이동량을 감소시킨 측정결과를 보여주고 있다. 표1에 나타난 바와같이, 코너부(도5a에서 X축으로 300 mm, Y축으로 230mm 떨어진 위치, 즉 B 지점)에서 최대 60%의 감소효과가 나타나고, 스크린 여유도가 취약한 지점인 A 위치에서는 51%의 이동량 감소효과를 나타내고 있다.

항목	남북 이동량	동서 이동량
	코너(지점 B)	취약부(지점 A)	코너(지점 B)	취약부(지점 A)
V 형(㎛)	25	61	8	24
Ω형(㎛)	10	30	9	27
이동량차(㎛)	-15	-31	1	3
개선비율(%)	60	51	-12	-12

이러한 구조 및 작용을 갖는 Ω형 절결부를 사용하게 되면, 지자계 등의 외부 자계의 영향을 효과적으로 감소시켜, 외부 자계에 의한 퓨리티 특성의 저하, 라스터 왜곡 및 컨버젼스 특성 변화를 상당한 정도로 해소할 수 있다.

Claims (3)

1. 외부자계로부터 전자빔의 경로를 보호하는 인너마그네틱실드를 갖는 음극선관에 있어서,

   전자빔을 주사하는 전자총;

   상기 전자빔의 경로를 조절하는 편향요크; 및

   상기 편향요크에 의해 조절된 전자빔의 경로에 위치하며, 단변부와 장변부를 갖는 사각추대 형상으로 형성되고, 단변부의 경사면에 전자총측 개구부로 개방된 거의 원형의 절결부를 형성하고, 상기 원형절결부와 전자총측 개구부 꼭지점 사이에는 소정의 경사각을 갖는 경사연장부가 형성되고, 그리고 상기 원형절결부의 중심은 전자총측 개구부 꼭지점 사이를 연결하는 가상 직선 아래의 스크린측에 존재하는 인너마그네틱실드를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형절결부를 갖는 인너마그네틱실드를 구비한 음극선관.
2. 제1항에 있어서, 상기 원형절결부의 깊이는

   인너 마그네틱실드 높이의 44% 내지 48%인 것을 특징으로 하는 원형절결부를 갖는 인너마그네틱실드를 구비한 음극선관.
3. 2항에 있어서, 상기 원형절결부의 반경은

   상기 단변부의 전자총측 개구부 꼭지점을 연결하는 가상 직선 길이의 35% 내지 48% 인 것을 특징으로 하는 원형절결부를 갖는 인너마그네틱실드를 구비한 음극선관.