KR20050030224A - 컬러 음극선관 개선 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대체로 편평한 전면과, 스워깅(swaging)에 의해 생성된 컬러 선택 마스크를 구비한 음극선관에 관한 것이다. 마스크(9)는 상기 활성 표면에 대체로 수직한 스커트(skirt)(17)로 종료되는 고체 주변 에지(28)로 둘러싸인 활성 표면(19)을 갖는다. 주축에 평행한 방향에서 활성 표면을 강화시키기 위해, 상기 활성 표면의 평균 곡률반경(R_se)은 상기 주변 경계의 평균 곡률반경(R_bp)보다 더 크다.

Description

컬러 음극선관 개선 방법{IMPROVEMENT TO COLOUR CATHODE RAY TUBES}

본 발명은 거의 평면인 스크린을 구비한 컬러 음극선관에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 이러한 음극선관에 장착된 컬러 선택 마스크에 관한 것이다.

본 발명은 컬러 선택 마스크를 구비한 임의의 유형의 음극선관에 적용될 수 있고, 좀더 상세하게는 단단한 프레임에 의해 지탱되는 스탬핑(stamping)에 의해 생성되는 마스크를 구비한 음극선관에 적절하며, 이 단단한 프레임에 마스크가 고정된다.

종래의 컬러 음극선관은 진공 유리 엔빌로프로 구성된다. 엔빌로프 내부에서, 음극선관은 유리 전면으로부터 특정한 거리만큼 떨어진 위치에 컬러 선택 마스크를 구비하며, 이 전면 상에 적색, 녹색 및 청색 형광체 어레이가 스크린을 형성하기 위해 증착된다. 음극선관의 후방부에서, 음극선관 내부에 배치된 전자총은, 전면 방향으로 세 개의 전자빔을 생성한다. 일반적으로, 음극선관의 외부에 배치되고, 전자총 가까이에 있는 전자기 편향 디바이스는 전자빔이 형광체 어레이가 배치된 패널 표면을 주사하게 하기 위해 이들 전자빔을 편향시키는 기능을 갖는다. 각각 특정한 원색에 대응하는, 세 개의 전자빔의 영향 하에서, 형광체 어레이는 스크린 상에 컬러 이미지를 재생시킬 수 있으며, 마스크는 각 특정한 빔이 대응하는 컬러의 형광체만을 조사할 수 있게 한다.

컬러 선택 마스크는 음극선과 내부의 정밀한 위치에서 음극선관 작업 동안에 배치되고 지탱되어야 한다. 마스크를 지탱하는 기능은 매우 단단한 직사각형 금속 프레임에 의해 실행되며, 이 금속 프레임에 마스크가 종래에는 용접된다.

프레임/마스크 조립체가 프레임에 용접된 현가 수단(suspension means)을 사용하고 음극선관의 전면 형성 유리에 삽입된 핀을 함께 사용하여 음극선관의 전면에 탑재된다.

컬러 선택 마스크는 매우 얇은 금속 시트로 제조되고, 활성 표면으로 불리고, 많은 구멍이 뚫려있고, 화학 에칭에 의해 생성되며 및 일반적으로 수직 열에 배치된 표면을 가지며; 활성 표면은 구멍이 없는 주변 경계부로 둘러싸여 있으며; 일반적으로 스탬핑에 의해 생성된 스커트(skirt)는, 활성 표면에 대체로 수직인 방향으로 놓여 있으면서 조립체와 경계를 이룬다. 마스크는 스커트에서 용접에 의해 프레임에 고정된다.

현재의 추세는 전면이 점점 더 편평한 음극선관쪽이며, 완전히 편평한 전면쪽으로 진행하는 추세이다. 관찰자에게서, 음극선관의 스크린 상에 형성된 이미지의 가시도(visibility)는 음극선관의 유리 전면의 형상, 특히 상기 전면의 내부 및 외부 표면에 의해 영향을 받는다. 그 외부 표면이 대체로 편평한 전면을 갖는 음극선관의 경우, 내부 표면은 특히 유리 엔빌로프에 기계적인 세기를 제공하기 위해 곡선형태일 수 있으며, 이러한 곡선은 관찰자에게 보이질 수 있는 유리가 추가적인 두께를 갖게 한다. 새로운 세대의 음극선관은 매우 큰 곡률반경으로 한정되는 내부 및 외부 표면을 가짐으로써 이러한 문제를 극복할 수 있었다.

일반적으로, 마스크의 표면은, 그 곡률이 대체로 동일하게 되도록 음극선관의 전면의 내부 부분의 형상을 따라야 한다. 종래의 음극선관의 컬러 선택 마스크는 수평 및 수직 섹션에 의해 한정된 표면을 가지며, 표면의 곡률반경은 중앙 영역에서 대략 1 또는 2m 정도로 작으며; 따라서, 이러한 곡선형태의 표면은 복잡한 다항식으로 표현될 수 있으며; 곡률반경의 작은 값은 마스크 표면의 기계적인 강도(rigidity)를 제공한다.

스크린이 편평해 보이는 음극선관의 경우, 마스크의 표면을 한정하는 곡률반경은 큰 값을 갖는다. 이 경우, 음극선관의 스크린에 면하는 마스크 표면은 대체로 편평하고, 상기 스크린으로부터 미리 결정된 거리에 이 전체 표면을 유지시키기에 충분한 기계적인 강도를 더 이상 제공하지 않는다. 게다가, 마스크는 외부 진동에 매우 민감하게 되어; 그에 따라, 예컨대 음극선관이 삽입된 텔레비전 세트의 스피커로 인한 음향 진동과 같은 외부 충격이나 기계적인 진동의 영향을 받으면, 마스크는 그 고유 진동 주파수로 진동할 수 있다. 마스크 진동의 결과는 음극선관의 스크린 상의 전자빔의 착지 구역을 변경시키고, 그러면, 각 빔의 충돌 지점은 관련된 형광체 배열에 대해 오프셋되고, 그에 따라 스크린 상에 생성된 이미지의 변색(discolouration)을 초래할 것이다.

도 1은 그 여러 동작 소자를 구비한 본 발명에 따른 음극선관의 단면도.

도 2는 종래기술에 따른 음극선관용 컬러 선택 마스크의 등각 투시도.

도 3은 주축(X)을 따라서 큰 곡률반경으로 한정된 표면을 갖는 마스크가 겪게 되는 문제들을 그래프 형태로 예시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 컬러 선택 마스크의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 마스크의 주 축을 따라서의 단면도.

본 발명의 요지는 예컨대 스탬핑에 의해 형성된 그 마스크가 대체로 편평한 표면과 관련된 단점을 피하기에 충분한 기계적인 강도를 갖는 컬러 음극선관이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 컬러 음극선관은:

- 대체로 편평한 직사각형 전면과,

- 두 대칭축, 즉 많은 구멍이 뚫린 활성 표면의 중앙에서 교차하는 수평 주 축과 수직 종축에 의해 한정된 직사각형 형상의 컬러 선택 마스크로서, 상기 활성 표면은 주변 경계 및 스커트에 의해 둘러싸여 있으며, 상기 스커트는 상기 활성 표면에 대체로 수직 방향에 놓여 있는, 직사각형 형상의 컬러 선택 마스크와,

- 용접에 의해 마스크의 스커트에 고정된 직사각형 프레임을 포함하며,

상기 주축에 평행한 방향에서, 상기 마스크의 활성 표면의 평균 곡률반경(R_se)은 상기 주변 경계의 평균 곡률반경(R_bp)보다 더 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명 및 본 발명의 여러 장점은 아래의 설명 및 도면을 통해 더 잘 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 컬러 음극선관을 기술한다. 음극선관은 높은 진공 상태인 유리 엔빌로프를 포함하며, 이러한 엔빌로프는 전면(2)과 펀넬-형상의 후방부분(4)으로 구성된다. 측면 스커트(1)가 대체로 편평하고 직사각형 외부 표면(10)을 갖는 전면(2)을 둘러싼다. 전면의 주축은 수평 축(X)이고, 종축은 수직 축(Y)이며, 두 축(X 및 Y)은 음극선관의 메인 축(Z)과 직각으로 교차한다. 펀넬-형상의 후방부분(4)은 원통부(3)로 마무리되며, 원통부(3) 내부에는 전자총(12)이 있다. 녹색, 적색, 및 청색 발광 물질의 스트립 어레이로 구성된 발광 스크린(5)이 전면의 내부 표면 상에 증착된다.

컬러 선택 마스크(9)는 유리 엔빌로프 내부에 배치되며, 스크린(5)에 대해 마스크를 제자리에 유지시키고자하는 용도인 단단한 프레임(8)에 마스크의 주변부에서 고정된다.

도 2는 종래기술에 따른 마스크의 일실시예를 예시하며, 여기서, 마스크는 규칙적인 간격으로 배치된 다수의 구멍이 뚫린 활성 표면(19)을 가지며, 활성 표면은 전체 주변 경계부(18)에 의해 둘러싸여 있으며; 그에 따라, 마스크가 일반적으로 편평한 금속 시트를 스탬핑함으로써 형성되는 동안에, 스커트(17)는 메인 축(Z) 방향에 놓이며 경계부(18)에 대체로 수직 방향에서 제조된다.

전자총(12)은 세 전자빔(11)을 스크린(5) 방향에서 방출한다. 세 빔은 또한 편향기로 불리는 자기 편향 디바이스(13)에 의해 편향된다. 컬러 이미지는 마스크의 구멍(6)을 통과한 전자빔(11)이 상기 스크린에 걸쳐서 수평 및 수직 방향으로 주사될 때 스크린(5) 상에 디스플레이된다.

본 발명에 따른 음극선관은 대체로 편평한 전면의 외부 표면(10)을 갖는다. 스크린의 여러 부분 상의 광도 차이나 전면의 가변 두께로 인한 차이와 같은 관찰자에게 성가신 음극선관 스크린 상에 형성된 이미지의 왜곡을 막기 위해, 현재의 추세는 유리의 두께 변동을 최소화도록 가능한 편평하게 상기 전면의 내부 표면을 제조하는 것이다. 음극선관 설계자는 이때 높은 곡률반경을 갖는 마스크를 사용하고, 그 곡률이 전면의 내부 표면의 곡률을 따르는 마스크를 사용하는 것을 선택하는데 직면하게 된다.

제 1 해법은 상당한 기계적 강도를 제공하는 장점과, 보통 스탬핑에 의해 실행된 마스크를 형성하는 단계 동안에, 마스크 형상에 의해 생성된 기계적 압력으로 인해 마스크는 이러한 형상을 유지하게 된다는 장점을 또한 갖는다. 그러나, 마스크의 활성 표면과 이 활성 표면의 여러 영역에 대한 스크린 사이의 거리 변동은, 특히 주변 영역 상에서 스크린 상에서 형성된 이미지 품질의 변형을 초래하며, 그리하여, 스크린 상의 전자빔의 충돌이 중심부에 비해 넓어지고 변형되게 된다.

제 2 해법은 마스크의 활성 표면과 스크린 사이의 거리 변동을 최소화할 수 있게 하며; 그러나, 마스크는 이때 이러한 형상에 의해 초래된 기계적인 압력이 거의 없는 대체로 편평한 표면을 가질 것이다. 이러한 결과는, 도 3에 예시된 바와 같이, 프레임에 고정되면, 마스크가 얇은 영역을 갖게 된다는 점이다.

이 도면에서, 종래기술에 따른 마스크의 프로파일(20)이, 68cm의 스크린 대각선을 구비한 4/3 포맷의 음극선관에 대한 단면도로 도시되며; 이 단면도는 주축(X)을 따라서 취해지며, 도 3은 마스크의 중심부(O)에서 155mm와 250mm 사이의 거리에서 수직 경계부에 가까이 위치한 영역을 더 상세하게 도시하고 있으며; 마스크의 표면은 주축(X)을 따라서, 상기 활성 표면의 극점(A 및 A') 사이에서 3000mm보다 더 큰 평균 곡률반경(R_se)을 갖는다. 수직 에지에 가까운 곳에서, 마스크는 Z 축의 방향에서 처지는 경향이 있으며, 그리하여 수 십 mm 깊이의 공동(21)을 제공함을 볼 수 있다. 이러한 공동은 수평 방향(X)에서 30mm보다 큰 폭을 가지며, 사실상 마스크의 활성 표면의 전체 높이에 걸쳐서 수직 방향(Y)에 놓인다. 이 영역은, 이 영역이 마스크의 다른 부분 보다 더 쉽게 확장할 것이라는 점은 별도로 한다 하더라도, 음극선관의 환경으로 인한 변동에 대한 마스크의 민감성 문제를 초래한다.

4/3 포맷 음극선관에서 겪게 되는 이러한 문제점은 16/9 포맷 음극선관에서 훨씬 더 두드러지며, 이러한 포맷의 음극선관에서, 마스크의 폭과 길이 사이의 이러한 비율은 마스크 표면의 기계적인 지지에 유리하지 않다.

유사하게, 마스크의 스커트 주위의 접힘부(fold)는 강한 영역이므로, 예컨대 63cm보다 더 큰 직경을 갖는 음극선과에 대한 큰 표면 면적을 갖는 마스크는 이들 접힌 영역에서 멀리 떨어진 곳에서 큰 부분을 가지며, 아마도 더 이러한 문제에 직면하게 될 것이다.

본 발명은 큰 곡률반경에 의해 한정된 전면의 내부 표면에 실질적으로 평행한 마스크의 활성 영역을 지지하는 장점을 유지하는 것을 목적으로 하며, 이점은, 이러한 실질적으로 편평한 활성 표면이 상기 표면의 기계적인 동작의 단점을 겪을 필요 없이 유지될 수 있다는 점을 의미한다.

이를 위해, 본 발명은 종축(Y)에 평행한 전체 주변 경계부를 사용한다. 비록, 도 2 및 도 5에 지시된 대로, 이러한 영역(18)은 종래기술에서 활성 표면(19)과 스커트(17)에 연속되지만, 상기 신규한 주변 경계(28)는 주축과 평행한 방향에서 활성 표면의 곡률반경보다 훨씬 더 큰 곡률반경을 갖는다.

그에 따라, 그 활성 표면(19)이 주축을 따라서 상기 활성 표면의 말단 지점(A 및 A') 사이에서 3250mm의 평균 곡률반경(R_se)을 갖는 W66 음극선관의 마스크의 경우에, 주축에서 주변 경계의 말단 지점(A 및 B) 사이에서의 평균 곡률반경(R_bp)은 동일한 차수의 크기였다. 도 4 및 도 5에 예시된 바와 같이 본 발명의 경우에, 주변 경계(28)의 평균 곡률반경(R_bp)은, 상기 경계의 말단 지점(A 및 C)사이에서, 주축에 대해 62mm와 같게 선택된다.

실험은, 마스크 표면의 기계적인 지지에 관한 확고한 장점을 얻기 위해, 주축에서 주변 경계(28)의 곡률반경이 마스크의 활성 표면의 곡률반경보다 적어도 10배 더 작게 되어야 한다는 점을 보여주었다.

더 큰 튜브, 즉 63cm보다 더 큰 스크린 대각선을 갖는 음극선관에 대해, 주변 경계가 훨씬 더 큰 곡률반경을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 마스크의 크기와, 그 포맷(4/3 또는 16/9)에 따라서, R_bp/R_se 사이의 비는 본 발명의 범위 내에서 0.01과 0.05 사이에서 유리하게 선택될 것이다.

일실시예(미도시됨)에서, 주변 경계(28)의 곡률반경은 수직 측의 중간을 나타내는 지점(A)에서 마스크의 코너까지 변하여, 이러한 곡률반경은 지점(A)에서 멀리 이동할수록 감소한다. 이러한 특징은, 마스크의 코너에 접근할 때 접힌 영역에 접근하게 되므로, 본 발명에 의해 제공되는 장점을 손상시키지 않고도 그 코너에서 마스크를 용이하게 형성하게 하며, 이점은 마스크의 표면이 이들 영역에서 유지되게 하기에 충분한 기계적인 압력을 제공한다.

도 3은 본 발명에 의해 제공된 개선을 예시한다. 언급된 공동(21)이 있었던 영역에서, 68cm 대각선을 갖는 마스크의 활성 표면의 프로필은, 본 발명을 구현함으로써 얻은 새로운 프로필(30)이 이제 단지 음극선관의 제조 및 동작시의 허용 가능한 공차에 부합하는 10mm보다 더 작은 공동(31)을 갖게 되도록 변경되었다.

마스크의 제조를 간략화하기 위해, 주축(X)에 평행한 방향에서, 마스크의 활성 영역에서 주변 경계(28)로의 경로는, 활성 표면 및 주변 경계 측 상의 마스크의 표면에 대한 접선 기울기가 갖게 되도록 연속된다. 이로 인해, 마스크의 최종 형상을 제어하기가 더 쉽게 되며, 이는 각도 전승(angular tradition)이 상당히 큰 기계적인 압력을 초래하며, 이러한 압력은 스탬핑 방법에 의해 완전히 극복하기 어려운 것이기 때문이다.

그에 따라, 마스크 표면은 다음과 같은 다항식으로 한정되므로:

Z = ∑A_iX^K(i)Y^J(i), 활성 영역에서

Z'= ∑A'_iX^K'(i)Y^J'(i), 주변 영역에서,

이것은 결국 다음과 같이 된다:

Z(X_A, Y) = Z'(X_A, Y) 및

δ_XZ(X_A, Y) = δ_XZ'(X_A, Y),

여기서, A는 마스크의 활성 영역과 주변 경계(28)간의 경계부의 한 지점이다.

본 발명은 편평한 전면을 갖는 음극선관으로 제한되지 않는다. 임의의 음극선관 유형에 대해, 사실, 본 발명은, 광 강도(light intensity)의 매우 다른 영역을 갖는 이미지의 경우에 마스크의 국부적인 확장이 최소화되도록, 마스크의 기계적인 안정성(mechanical integrity)을 강화시키는 장점을 갖는다. 구체적으로, 이 경우에, 가장 밝은 영역에서의 마스크의 활성 표면은 가열되고, 확장되는 경향이 있으며, 이점은 마스크와 스크린 사이의 거리를 국부적으로 감소시키며; 이러한 국부적인 확장은 이미지의 양호한 렌디션(good rendition)에 해로운 컬러 변동을 초래한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 거의 평면인 스크린을 구비한 컬러 음극선관, 좀더 상세하게는 이러한 음극선관에 장착된 컬러 선택 마스크에 이용된다.

Claims (8)

1. 컬러 음극선관으로서,

   - 직사각형 전면(10)과,

   - 두 대칭축, 즉 많은 구멍이 뚫린 활성 표면의 중앙에서 교차하는 수평 주 축(X)과 수직 종축(Y)에 의해 한정된 직사각형 형상의 컬러 선택 마스크(9)로서, 상기 활성 표면은 주변 경계(28) 및 스커트(skirt)에 의해 둘러싸여 있으며, 상기 스커트는 상기 활성 표면에 대체로 수직 방향(Z)에 놓여 있는, 직사각형 형상의 컬러 선택 마스크와,

   - 용접에 의해 상기 마스크의 상기 스커트에 고정된 직사각형 프레임을 포함하는 컬러 음극선관에 있어서,

   상기 주축에 평행한 방향에서, 상기 마스크의 활성 표면의 평균 곡률반경(R_se)은 상기 주변 경계의 평균 곡률반경(R_bp)보다 더 큰 것을,

   특징으로 하는, 컬러 음극선관.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전면(10)의 외부 표면은 대체로 편평한 것을 특징으로 하는, 컬러 음극선관.
3. 제 2항에 있어서, 상기 주축을 따라서, 상기 마스크의 상기 활성 표면의 상기 평균 곡률반경(R_se)은 상기 주변 경계의 평균 곡률반경(R_bp)보다 적어도 10배 더 큰 것을 특징으로 하는, 컬러 음극선관.
4. 제 2항에 있어서, 상기 음극선관의 전면은 63cm보다 더 큰 대각선을 가진다는 점과, 상기 주축을 따라서, 상기 마스크의 활성 표면의 상기 평균 곡률반경(R_se)과 상기 주변 경계의 상기 평균 곡률반경(R_bp) 사이의 비율은:

   0.01< R_bp/R_se <0.05가 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 컬러 음극선관.
5. 제 1항에 있어서, 상기 곡률반경은 상기 활성 표면과 상기 주변 경계 사이의 경계부에서 연속해서 변하는 것을 특징으로 하는, 컬러 음극선관.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주축과 평행한 방향에서, 상기 마스크의 활성 표면과 상기 주변 경계 사이의 경계부에서, 상기 활성 표면과 주변 경계 측 상의 마스크의 표면에 대한 접선 기울기는 동일한 것을 특징으로 하는, 컬러 음극선관.
7. 제 1항에 있어서, 상기 주축에 평행한 방향에서 상기 주변 경계의 상기 평균 곡률반경은 상기 주축에서보다 상기 프레임의 코너에서 더 작은 것을 특징으로 하는, 컬러 음극선관.
8. 제 2항에 있어서, 상기 주축을 따라서의 상기 평균 곡률반경(R_se)은 3000mm보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 컬러 음극선관.