KR20050007725A - 칼라 음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패널의 스크린 투과율을 최적화하여 화상의 선명도인 콘트라스트를 향상시키고, 코팅 공정없이도 화면의 휘도나 백색 균일성을 개선시킬 수 있는 칼라 음극선관에 관한 것으로서, 상기 칼라 음극선관은 상기 패널내면에 형성되는 중앙부 스크린 투과율(Tsc)와 대각부 스크린 투과율(Tsd)의 관계가 0.95≤ Tsd/Tsc ≤ 1.35 를 만족하도록 대각방향 끝단부의 BM폭(BMd)과 중앙부의 BM폭(BMc)이 1.14 ≤ BMd / BMc ≤1.32 의 관계식을 만족하는 패널을 포함하여 구성함에 따라, 종래 사용되었던 코팅공정을 없앰으로써 생산비의 절감이 기대되고 콘트라스트 특성의 향상과 종래 바이어들의 클레임 대상이 되어왔던 백색 균일성 및 휘도 균일성을 개선하여 제품의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

칼라 음극선관{Cathode Ray Tube}

본 발명은 칼라 음극선관용 패널구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패널의 투과율을 최적화하여 화상의 선명도인 콘트라스트 특성을 향상시키고, 상기 패널 글라스 표면에 특정 염료를 착색하는 코팅공정 없이도 화면의 휘도나 백색 균일성을 개선시킬 수 있는 패널을 포함하는 칼라 음극선 관에 관한 것이다.

일반적으로 칼라 음극선관은 도 1에 나타난 바와 같이 패널(1)이라고 하는 전면유리와 펀넬(2)이라고 하는 후면 유리가 결합되고 그 내부는 소정의 발광역할을 하는 형광면(4)과 형광면을 발광시키는 전자빔(6)의 근원인 전자총과 소정의 형광체를 발광시키도록 색을 선별해주는 섀도우마스크(3)및 이를 지지하는 프레임(7)을 포함하고 있다.

이와 같은 칼라 음극선관의 동작 원리는 펀넬(2)의 넥크부에 내장된 전자총에서 전자빔(6)이 음극선관에 인가된 양극전압에 의해서 패널(1)의 내면에 형성되어있는 형광면(4)을 타격하게 되는데 이때, 상기 전자빔은 형광면에 도달하기 전 편향요크(5)에 의해서 상,하,좌,우로 편향되어 화상을 구현하게 된다.

그리고 상기 전자빔(6)은 2,4,6극의 마그네트(8)에 의해 정확히 소정의 형광체를 타격하여 색순도 불량을 방지해 준다.

종래 기술에 의한 칼라 음극선관용 스크린 구조는 도2에 도시한 바와 같이 적,녹,청의 세가지 형광체(11,12,13)가 흑연(10)이 도포된 패널(1) 내면안의 공간사이에 순차적이고 반복적으로 도포되어 전자총에 의해 방사된 전자빔(6)에 의해 형광체(11,12,13)가 발광하여 화면에 색깔을 보여주는 구조로 되어있다.

상기한 바와 같이 구성되는 종래 기술에 의한 칼라 음극선관의 제조공정을도 2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

패널(1)의 내면에 포토 레지스터를 주입하여 건조 후 노광 공정을 통하여 적,녹,청 3색이 들어갈 자리를 만들어 주고 현상을 하게 되면 노광된 부분만 남고 나머지 부분의 포토 레지스터는 떨어져 나간다. 이후 패널(1) 내면 전면에 흑연(10)을 도포 후 건조시키고 에칭을 시켜 현상을 하게 되면 기존에 포토레지스터가 남아있던 곳에 도포 된 흑연(10)은 떨어져 나가게 되므로 적,녹,청 3색이 들어갈 빈자리가 생기게 된다. 이렇게 해서 생긴 빈자리의 수평방향 길이를 BM폭(9)이라고 부르며, 여기까지의 공정이 BM폭(9)을 만들기 위한 BM공정이다.

다음으로, 적,녹,청 3색의 형광체가 BM폭(9)이 형성된 곳에 각각 전면 도포 되어지고, 노광 공정을 거치면 노광된 형광체는 그 위치에 고정, 부착되고 다른 형광체가 부착될 위치에까지 도포 되었던 형광체는 현상 공정을 거치면서 떨어져 나가 스크린을 형성한다. 이러한 공정이 PH 공정으로 BM폭(9)이 형성된 공간 안에 형광체를 부착하는 공정이라 할 수 있으며, BH폭(9)의 결정은 그 음극선관의 품질을 좌우한다.

그런데 현재 모니터용 칼라 음극선관에 있어서 내/외면이 곡률을 갖는 곡면형 패널은 대부분 화면의 왜곡현상과 외부광에 의한 반사등이 문제가 되어 평면형으로 그 추세가 변화하였으나, 이러한 평면형 패널은 패널의 중앙부 글라스 두께 대비 패널 주변부 글라스 두께 비율인 웨지율이 커져서 패널의 글라스 투과율이 떨어지게 되고 이에 따라 음극선관의 휘도 특성이 저하된다는 문제점을 야기하였다.

상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 종래에는 투과율이 높은 패널글라스를 사용하여 휘도 저하의 문제점을 해결하고자 하였으나 높은 투과율을 갖는 글라스는 화면의 명암에 따른 선명도인 콘트라스트 특성이 나빠지는 문제점을 해소할 수 없었다. 따라서 이러한 문제점을 개선하기 위하여 생산자는 패널 글라스 외면에 착색제가 함유된 코팅을 하거나, 착색제가 포함된 필름을 부착시키는 공정을 행함으로써 콘트라스트를 향상시키고자 하였다.

그러나 상기와 같은 공정은 칼라 음극선관 제조에 있어 부품과 공정을 추가하는 작업이므로 칼라 음극선관의 가격상승을 가져오게 된다.

평면형 패널의 문제점을 해소하기 위해 적용된 또 다른 종래 기술은 틴트 글라스 또는 다크틴트 글라스를 사용하는 것인데, 상기 틴트 글라스 또는 다크틴트 글라스는 상기 코팅공정 없이도 콘트라스트 특성을 향상시킬 수 있었다.

그러나 상기와 같은 경우에도 다음과 같은 문제점이 발생하여, 설명을 위해 틴트 글라스와 클리어 글라스의 투과율이 비교된 표 1을 참조한다.

틴트 글라스와 클리어 글라스의 투과율 비교

종 류	중앙부	좌우끝단부	상하끝단부	대각방향 끝단부
클리어	81.7%	77.5%	77.3%	73.1%
틴트	56.1%	43.5%	43.2%	33.5%

(중앙부 두께 10.5mm, 웨지율 208%기준)

상기 표 1에서 보는 바와 같이 틴트 글라스를 사용하면 클리어 글라스 보다주변부로 갈수록 투과율이 급격하게 떨어져 중앙 대비 주변부의 휘도 밸런스가 상당히 나빠져 백색 균일성이 저하된다.

보다 상세히 언급하면, 기존의 클리어 글라스를 사용하는 모델들은 약간의 차이는 있으나 전체적으로 대각방향 끝단부에서의 스크린 투과율(Tsd)이 중앙부(Tsc)대비 90%~95% 사이에 존재한다. 이렇게 될 경우의 대각 방향 끝 단부에서의 휘도 균일성은 약 70%수준으로 나오게 된다.

이렇게 휘도 균일성이 형성될 경우 스크린 전 영역에 걸쳐 나타나는 휘도 분포는 도 3에 표기한 바와 같은 형상을 띠게 되며, 이런 휘도 균일성을 가지는 모니터용 칼라 음극선관의 경우 감성 품질 평가시 시감 특성이 저하되므로 바이어들의 클레임 항목이 되기도 한다. 통상적으로 바이어가 요구하는 휘도 균일성 수준은 모니터 기준으로 80% 이상이며, 유니버셜 테스터(U/T) 기준으로 약 90%수준이 되어야 한다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 콘트라스트 향상을 위하여 틴트 글라스 또는 다크틴트 글라스를 사용하는 동시에, 휘도 균일성을 향상시키기 위하여 상기 패널내면에 형성되는 중앙부 스크린 투과율(Tsc)와 대각부 스크린 투과율(Tsd)의 관계가 0.95≤ Tsd/Tsc ≤ 1.35 를 만족하도록 일정범위 내에서 BM폭이 형성된 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 칼라 음극선관의 측단면도,

도 2 는 일반적인 패널의 스크린 형광면 단면도,

도 3 은 종래의 스크린 적용시 칼라 음극선관의 휘도 분포도,

도 4 는 본 발명의 패널의 스크린 형광면 상세도,

도 5 는 본 발명에 의한 칼라 음극선관의 휘도 분포도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: 본 발명에 의한 스크린,

110: 본 발명에 의한 패널의 중앙부의 BM폭,

120: 본 발명에 의한 패널의 대각방향 끝단부의 BM폭.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따르면, 외면이 평면이고 내면은 일정한 곡률을 가진 패널과; 상기 패널의 후면에 장착되는 펀넬과; 상기 펀넬의 네크부에 삽입되어 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과; 상기 패널 내면에 일정한 간격을 두고 배치된 다수의 전자빔 통과공을 갖고 있는 섀도우 마스크를 포함하는 칼라 음극선관 모니터에 있어서, 상기 패널은 상기 패널의 휘도 균일성이 향상되도록 대각방향 끝단부의 BM폭(BMd)과 중앙부의 BM폭(BMc)이 1.14 ≤ BMd / BMc ≤ 1.32 의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 본 발명에 대한 상세 내용을 설명하기에 앞서 용어에 대한 정의를 하면 다음과 같다.

도 4에 도시한 바와 같이 스크린(100)의 중앙부(Center부)는 패널의 유효면내 정 중앙에서 가로 세로 50mm인 부분이고, 대각방향 끝단부는 대각유효면 끝단을 기준으로 내측으로 가로 세로 50mm지점까지의 부분이라고 정의한다.

또한, 휘도에 관계된 식은 식 1과 같이 정의될수 있다.

휘도 = 발광효율 보정상수 * 마스크 투과율 * 글라스 투과율 * 스크린 투과율

(스크린 투과율(Ts) = [(R 면적+G 면적+B 면적) / (Screen BH*Pv)] *100 )

식 1에 정의된 바와 같이, 휘도는 글라스 투과율, 마스크 투과율, 스크린 투과율에 의해 결정지어진다.

칼라음극선관 개발시 글라스의 투과율은 글라스의 두께에 따라 틀려지며, 글라스의 설계시 주로 고려되는 것이 방폭 특성이므로 칼라 음극선관의 경우 진공상태에서의 응력분포를 고르게 하기 위하여 주변부에서의 두께를 두껍게 가져갈 수 밖에 없다.

또한 마스크 투과율의 경우 주요 설계 포인트는 마스크의 구조강도 확보를 통한 하울링(Howling) 및 드랍(Drop) 품질 특성확보가 주요 설계 변수로 작용한다. 따라서 휘도 상승을 위한 마스크 투과율 설계란 곧 마스크의 슬롯의 크기를 키워주는 것이 최적 인자인데 이렇게 될 경우 구조강도 특성이 열화 되며 슬롯의 크기가 커짐에 따른 빔 사이즈의 확대로 여유도 특성이 불리하게 된다.

그러므로 지금까지 바이어들의 클레임사항으로 개선요청을 받고 있는 주변부의 휘도 저하에 따른 휘도 균일성 향상은 실질적으로 스크린의 투과율을 조정하여 향상시킬 수밖에 없다.

스크린 투과율에 대한 식 1에서 알 수 있듯이 R, G, B의 BH폭이 결정되어지면 그 위치에 있어서의 스크린 투과율이 결정지어지게 되므로 이를 근거로 본 발명에 의해 주변부에서의 휘도 균일성 향상을 위한 스크린 투과율이 종래의 37~40% 수준에서 벗어나 최소 스크린 투과율을 40%이상으로 설계하게 되었다.

여기서, 본 발명에서의 휘도분포도를 나타낸 도 5에 도시된 바와 같이, 주변부에서의 휘도를 향상시켜줌으로 인해 도 3에 도시된 것처럼 종래 문제시되었던 주변부에서의 휘도분포가 휘도의 기울기가 급하게 된 것을 원형 모양으로 바꾸어 전체적인 휘도 균일성을 특성을 향상시켰다. 또한 종래 도 3과 비교하여 보면 휘도 특성이 향상되어짐에 따라 부수적으로 주변부의 콘트라스트 특성을 개선할 수 있음을 알 수 있다.

콘트라스트는 다음의 식 2와 같이 표현된다.

여기서 B : 형광면의 휘도(cd/m2), Tp : Panel의 투과율 특성

k : 형광막의 임계면 반사율(형광체 자체 특성),

R : Panel의 외면 반사율

L : 외광조도(Lux)

이 관계식에서 알 수 있듯이 콘트라스트 또한 나머지 조건들의 변경이 없다면 휘도 특성이 좋아질 때 높은 콘트라스트 품질을 확보할 수 있다.

본 발명에 의한 칼라 음극선관의 BM폭에 관하여 표 2를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 칼라 음극선관의 대각방향 스크린 분포와 패널의 투과율

BM폭	Pitch	Panel 투과율
X/Y	Cen	1/2	Cor	X/Y	Cen	1/2	Cor	X/Y	Cen	1/2	Cor
폭	93	97	114	폭	420	450	500	Tg	56.1	43.0	33.5

상기 표 2에서 도시한 바와 같이 대각방향 끝단부에서의 BM폭(BMd)의 크기를 중앙부 휘도대비 90%이상을 확보하여 휘도 균일 특성 및 콘트라스트 특성을 향상시킬수 있도록 114㎛으로 설정하였다.

일반적인 모니터용 칼라음극선관 제조 공정에 있어 중앙부의 BM폭(BMc) 형성시의 공정산포는 ±3㎛,주변부의 BM폭 형성시의 공정산포가 ±5㎛임을 감안한다면 중앙부의 BM폭(110)은 90~96㎛, 대각방향 끝단부의 BM폭(120)은 109~119㎛이 된다.

이를 표로 도시하면 다음과 같다.

BM폭에 따른 스크린 투과율 특성 비교

BM폭	BMd/BMc	Tsd (%)
BMc(㎛)			BMd(㎛)
90	109	1.21	42
	114	1.27	45
	119	1.32	50
93	109	1.17	42
	114	1.23	45
	119	1.28	50
96	109	1.14	42
	114	1.19	45
	119	1.24	50

위의 내용을 정리하면 다음과 같다.

표 3에 도시된 본 발명의 스크린 투과율은 표1에 의한 종래 기술의 스크린 투과율인 33%보다 10%이상 높은 투과율을 보이게 된다.

칼라 음극선관에 있어서의 휘도 균일성이 향상되기 위하여 대각방향 끝단부에서의 휘도가 스크린 중앙부 대비 90% 이상의 수준을 확보하려면 대각방향 끝단부에서의 스크린 투과율(Tsd)을 50% 이상으로 유지하여야 한다. 또한 휘도 균일성 개선을 통한 백색 균일성 확보 차원에서는 대각방향 끝단부에서의 스크린 투과율(Tsd)을 최소 41% 이상을 유지해야 한다.

그러나, 스크린 투과율의 증대는 곧 BM폭의 확대를 의미하는 것으로 제조 공정상의 여유도 부분에 있어서는 불리하게 작용하는 것이 사실이며 현재의 칼라 음극선관의 제조 공정상의 추세는 제조공정상의 여유도 Factor를 줄이고 그것을 Trade Off하는 추세이므로 본 발명에서는 대각방향 끝단부에서의 스크린 투과율(Tsd)의 범위의 최소값을 41%이상으로 설정하게 되었다.

본 발명의 실시예는 제조공정상의 산포를 고려하여 최적화시킬 경우의 실시예로써 대각방향 끝단부의 스크린 투과율(Tsd)은 최소 41%이상, 최대 50%수준으로 설정하게 되었다.

또한 공정 산포 중에서도 가장 최적화 할 수 있는 부분을 세분화 할 경우 본 발명에 의한 대각방향 끝단 부에서의 휘도 향상을 통한 화이트 유니포미티 향상을 위해서는 전체적으로 설계치를 중심으로 공정오차의 상한쪽으로 설계하는 것이 바람직하며, 이때의 대각방향 끝단부에서의 적정한 스크린 투과율(Tsd)의 범위는 41% ≤ Tsd ≤ 50% 와 같으며,

또한 중앙부의 BM폭(110,BMc)과 대각방향 끝단부의 BM폭(120,BMd)와의 분포는 1.14 ≤ BMd / BMc ≤ 1.32 의 범위를 가진다.

이때, 가장 바람직한 BMd / BMc의 관계는 1.17 ≤ PHd / PHc ≤ 1.28 임을제시한다.

패널의 대각방향 끝단부 투과율(Tgd)은 종래 발명인 표 2에서 도시한 바와 같이 33.5%이나, 통상적으로 패널의 제작시 ± 1% 수준의 공정오차를 가지게 되므로 그 공차를 적용하여 대각방향 끝단에서의 스크린 투과율(Tsd)과 패널의 투과율(Tgd)의 비를 계산하면 다음과 같다.

대각방향 끝단부에서의 투과율 비교

Screen 투과율 (Tsd,%)	Panel 투과율 (Tgd,%)	Tsd/Tgd
42	32.5	1.29
45		1.38
50		1.54
42	33.5	1.25
45		1.34
50		1.49
42	34.5	1.22
45		1.30
50		1.50

표 4에서 알 수 있듯이 본 발명에 의한 대각방향 끝단부에서의 스크린 투과율(Tsd)와 대각방향 끝단부에서의 패널 투과율(Tgd)의 비율의 범위는 다음과 같다.

1.22 ≤ Tsd / Tgx ≤ 1.54

적정한 Tsd / Tgd의 비율은 Tsd가 42%~50% 사이에 있을 때이고, 이때의 Tgd 또한 패널의 투과율의 중심치에 있을 때로서 이때의 비율은 다음과 같다.

1.25 ≤ Tsd / Tgd ≤ 1.49

이상과 같이 본 발명에 의한 칼라 음극선관의 스크린 구조를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 콘트라스트 특성을 향상시키기 위한 착색 코팅공정을 없애기 위하여 틴트 또는 다크틴트 글라스를 사용하고, 패널의 스크린 투과율을 장변 주변부에서 극대화 함으로써 종래의 평면형 패널에서의 글라스 투과율 차이로 인한 화면 주변부에서의 백색 불 균일성 및 휘도 균일성을 개선할 수 있다. 또한 코팅 착색시 주변부 불균일로 인한 균일성 저하도 예방할 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 외면이 평면이고 내면은 일정한 곡률을 가진 패널과; 상기 패널의 후면에 장착되는 펀넬과; 상기 펀넬의 네크부에 삽입되어 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과; 상기 패널 내면에 일정한 간격을 두고 배치된 다수의 전자빔 통과공을 갖고 있는 섀도우마스크를 포함하는 칼라 음극선관 모니터에 있어서,

   상기 패널은 상기 스크린의 휘도 균일성이 향상되도록 상기 스크린의 대각방향 끝단부의 BM폭(BMd)과 상기 스크린 중앙부의 BM폭(BMc)이 다음의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.

   1.14 ≤ BMd/BMc ≤ 1.32
2. 제 1항에 있어서,

   상기 패널은 상기 스크린의 대각방향 끝단부의 BM폭(BMd)과 중앙부의 BM폭(BMc)이 다음의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.

   109㎛ ≤ BMd ≤ 119㎛,

   90㎛ ≤ BMc ≤ 96㎛.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 패널은 상기 스크린의 대각방향 끝단부의 BM폭(BMd)와 중앙부의 BM폭(BMc)이 다음의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.

   1.17 ≤ BMd/BMc ≤ 1.28
4. 제 3항에 있어서,

   상기 패널은 중앙부 스크린 투과율(Tsc)과 대각방향 끝단부의 스크린 투과율(Tsd)이 다음의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.

   0.95 ≤ Tsd/Tsc ≤ 1.35
5. 제 3항에 있어서,

   상기 패널은 중앙부 스크린 투과율(Tsc)과 대각방향 끝단부의 스크린 투과율(Tsd)이 다음의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.

   1.05 ≤ Tsd/Tsc ≤ 1.20
6. 제 1항에 있어서,

   상기 패널은 중앙부 투과율이 60% 이하이고, 중앙부 스크린 투과율이 36% 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 패널은 대각방향 끝단부의 글라스 투과율(Tgd)과 대각방향 끝단부의 스크린 투과율(Tsd)이 다음의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.

   1.22 ≤ Tsd/Tgd ≤ 1.54