KR20050033989A - 최적 인너마그네틱실드를 갖는 성형마스크 방식 음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성형 마스크 타입의 음극선관에 관한 것으로, 넥크부와 넥크부에서 축방향으로 이동하면서 반경이 증가하는 전면부를 가지면서 종형의 밀폐공간을 형성하는 펀넬; 펀넬의 넥크부에 장착되며, 전자빔을 방출하는 전자총; 펀넬의 전면부에 설치되며, 전자빔을 색선별하는 성형 마스크; 펀넬에 고정지지되며, 성형 마스크를 지지하는 프레임; 펀넬에 설치되어, 전자빔을 편향시키는 편향장치; 및 외부 자기장을 차폐하며, 잔류자속밀도/보자력(Br/Hr)의 특성치가 2 ∼ 6 kG/Oe의 값을 갖는 인너 마그네틱 실드를 포함하여 구성된다.

Description

최적 인너마그네틱실드를 갖는 성형마스크 방식 음극선관{Formed Mask CRT with an Optimum Inner Magnetic Shield}

본 발명은 음극선관에 관한 것으로, 상세하게는 지구 자기장에 의하여 야기되는 전자빔의 랜딩에러를 최소화하는 인너 마그네틱 실드에 관한 것이다.

도1은 통상적인 음극선관의 측단면도이다. 도1에 도시된 바와같이, 음극선관은 내면에 형광막(12)이 도포된 패널(11), 패널(11)의 내측에 소정간격 이격되어 설치되는 새도마스크(13), 새도마스크(13)를 지지하는 프레임(14), 전자빔의 경로를 지자계로부터 보호하는 인너마그네틱실드(15) 등으로 구성되고, 그 밖에 펀넬(16), 편향요크(17), 전자총(18) 등이 구비되어 있다.

이러한 구조를 갖는 음극선관은 펀넬(16)의 넥크부에 봉입되어 있는 전자총(18)의 캐소드로부터 전자빔이 방출되고, 방출된 전자빔은 편향요크(17)에 의해 선택적으로 편향된 후 새도마스크(13)의 미세홀을 통과하여 형광막(12)의 각 형광점에 랜딩됨으로써 화상을 형성한다.

전자총으로부터 방출된 전자빔은 새도마스크의 해당 홀이나 슬릿에 정확하게 랜딩되는 것이 바람직하지만, 전자빔의 경로는 지구의 북극과 남극을 축으로 하여 발생하는 지자계에 의해 변경되며, 이러한 전자빔의 경로 변경은 음극선관의 퓨리티(purity) 특성, 라스터(raster) 위치, 컨버전스(convergence) 특성 등에 영향을 준다.

음극선관 내에서 외부 자기장, 즉 지구 자기장이 전자빔에 가하는 힘은 로렌츠 힘 방정식과 플레밍의 왼손법칙 등에 의해 설명된다.

이들 법칙에 의하면, 지구 자기장이 음극선관의 좌우 방향으로 가해질 때, 즉 음극선관의 화면이 동쪽이나 서쪽 방향으로 향하고 있을 때, 음극선관의 내외부에 형성되는 자기장에 의하여 전자빔은 화면의 위쪽 또는 아래쪽으로 힘을 받아 이동한다. 그러나, 이 경우, 수직 방향으로 긴 슬롯을 갖는 민생용 음극선관에 있어서는 이동된 전자빔은 동일한 색상의 형광체를 발광시키므로 화면의 퓨리티 저하 문제를 거의 유발하지는 않는다. 하지만, 화면의 대각부에서는 인너 마그네틱 실드나 프레임 등의 자성체 부품으로 인해 외부 자기장이 왜곡되어 퓨리티 저하가 발생할 수 있다. 이와같이, 대각부에서 자기장 차폐가 어려운 이유는 투자율이 서로 다른 두 소재가 접합하는 부위에는 자계 누출이 발생하여 내부 자계에 불균일을 유발하는 데, 인너 마그네틱 실드와 프레임이 결합되는 부위에서 자계 누출이 발생하기 때문이다.

한편, 지구 자기장이 음극선관의 관축 방향으로 가해질 때, 즉 음극선관의 화면이 북쪽이나 남쪽으로 향하고 있을 경우에는 전자빔은 음극선관의 내외부에 형성되는 자기장에 의하여 화면의 좌우로 이동되므로, 화면의 퓨리티가 크게 악화된다.

이러한 문제로 인하여, 종래에는 지자계에 의하여 발생하는 전자빔의 이동량을 최소화하기 위하여 새도마스크, 프레임 등의 부품을 투자율이 높은 소재를 사용하였다.

그러나, 최근 원가절감 등으로 새도마스크나 프레임을 투자율이 낮은 저가 소재를 사용하고 있다. 따라서, 투자율이 높은 인너 마그네틱 실드를 사용하더라도 투자율이 서로 다른 소재의 접합부에서 나타나는 자계 누출를 고려할 때, 종래의 높은 투자율을 갖는 인너 마그네틱 실드를 적용하는 것만으로는 전자빔의 경로 이동을 효과적으로 감소시키지 못하게 되었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 성형 마스크(formed mask) 타입의 음극선관에서 낮은 투자율을 갖는 프레임 등의 사용에도 불구하고 효율적으로 자계 차폐 능력을 갖는 인너 마그네틱 실드의 소재를 특성값으로 특정하고, 소자코일의 형상과 파워를 자계 차폐 능력이 증가되도록 하여, 지구 자기장에 의한 전자빔의 경로 이동량을 최소화시키는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 성형 마스크(formed mask) 타입의 음극선관에서 400℃ 이상에서 열처리되는 인너 마그네틱 실드의 잔류자석밀도 대 보자력의 비(Br/Hc)가 2 ∼6 kG/Oe이 되는 범위에서 소재를 선택하고, 프레임의 잔류자석밀도 대 보자력의 비(Br/Hc)가 인너마그네틱실드의 잔류자석밀도 대 보자력의 비(Br/Hc)의 1∼5 배가 되는 범위에서 프레임 소재를 선택하며, 그리고 소자코일 소자방식이 상하 마그네틱 플럭스 방식으로 하여, 전자빔의 경로 이동량을 최소화시키는 음극선관을 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도2a는 상하 플럭스 방식의 소자코일 하에서 Br/Hc 의 변화에 따른 전자빔의 경로 이동량을 도시하고 있다.

도시된 실험데이터는 본 발명의 특성치 근거가 되는 개발재와 특성치 비교를 위하여 사용되는 비교재의 2가지 소재를 대상으로 추출된 것이다. 개발재는 400℃ 이상에서 열처리되어 인너 마그네틱 실드의 소재로 사용되는 두께 0.1 내지 0.5mm를 갖는 포스코사의 T3 소재이고, 비교재는 민생으로 사용되는 흑화후의 이케다(IGETA)사의 연질 소재이다.

인너 마그네틱 실드의 소재로 사용되는 개발재와 비교재의 자기적 특성값은 표1과 같다.

[표 1]

구분	Hc(Oe)	Br(kG)	Hc*Br	Br/Hc	비고
개발재	3.16	15.34	48.47	4.85	400℃ 이상에서 열처리
비교재	1.19	10.61	12.63	8.92	400℃ 이상에서 열처리

인너 마그네틱 실드는 서로 마주보도록 쌍으로 구성되며, 단변 또는 장변에서 서로 결합되어 단변 또는 장변에서 두께가 2배가 되는 영역이 존재할 수 있다.

그리고, 프레임은 두께 0.1mm 내지 2mm 를 갖는 소재를 600℃ 이상에서 열처리하고, 한편 마스크는 800℃ 이상에서 열처리한다. 프레임과 마스크의 소재의 자기적 특성값은 표 2와 같다.

[표 2]

구분	Hc(Oe)	Br(kG)	Hc*Br	Br/Hc	비고
프레임	1.51	11.93	18.01	7.90	600℃ 이상에서 열처리
마스크	0.39	4.92	1.92	12.62	800℃이상에서 열처리

프레임과 마스크, 그리고 인너 마그네틱 실드가 위와같은 자기적 특성을 가짐을 전제로 하여, 상하 마그네틱 플럭스 방식의 소자코일 하에서 측정된 전자빔의 경로 이동량은, 도2a에 도시된 바와같이, 개발재의 경우에 EW의 이동량은 13㎛, NS의 이동량은 5㎛, EW+NS의 이동량은 18㎛을 나타내고 있다. 한편, 비교재의 경우에는 EW의 이동량은 20.5㎛, NS의 이동량은 8㎛, EW+NS의 이동량은 28.5㎛을 나타내고 있다. 결국, 도2a에서, EW, NS, 및 EW+NS의 경로 이동량은 Br/Hc 값의 증가에 따라 소정의 경사도를 갖는 정비례관계에 있음을 알 수 있다.

도2b는 전후 플럭스 방식의 소자코일 하에서 Br/Hc 의 변화에 따른 전자빔의 경로 이동량을 도시하고 있다.

도시된 실험데이터는 소자코일의 소자방식만 다를 뿐, 도2a와 동일한 조건에서 실험된 것이다.

프레임과 마스크, 그리고 인너 마그네틱 실드가 표1 및 표2의 자기적 특성을 가짐을 전제로 하여, 전후 마그네틱 플럭스 방식의 소자코일 하에서 측정된 전자빔의 경로 이동량을 보면, 개발재의 경우에 EW의 이동량은 30.4㎛, NS의 이동량은 17.3㎛, EW+NS의 이동량은 47.7㎛을 나타내고 있다. 한편, 비교재의 경우에는 EW의 이동량은 32.0㎛, NS의 이동량은 16.3㎛, EW+NS의 이동량은 48.3㎛을 나타내고 있다. 결국, 도2b에서, EW, NS, 및 EW+NS의 경로 이동량은 Br/Hc 값의 증가에도 불구하고 특이한 변화성향을 보여주고 있지 않다.

소자코일의 소자방식을 전후 및 상하방식으로 했을 때, 전자빔의 경로 이동량을 비교하면 표3과 같다.

[표 3]

구분	EW	NS	EW+NS		소자방식
개발재	13.0	5.0	18.0		상하 마그네틱 플럭스 방식
	30.4	17.3	47.7		전후 마그네틱 플럭스 방식
비교재	20.5	8.0	28.5		상하 마그네틱 플럭스 방식
	32.0	16.3	48.3		전후 마그네틱 플럭스 방식

표 3에서 알 수 있는 바와같이, Br/Hc 값의 변화와 소자코일의 소자방식의 차이에 따른 전자빔의 경로 이동량을 비교하면, 전후 방향의 마그네틱 플럭스 조건에서는 Br/Hc 값의 변화에 따라 전자빔의 경로 이동량에 변화가 거의 없으나. 상하 방향의 마그네틱 플럭스 조건에서는 Br/Hc 값의 변화에 따라 전자빔의 경로 이동량에 변화가 크다. 이는, 소자코일에서 발생되는 마그네틱 플럭스의 방향과 Br/Hc값 사이에는 밀접한 관계가 있음을 말한다.

여기서, 소자코일은 음극선관 패널의 네변 중에서 길이가 긴 장변에서 연장되어 전자총 쪽으로 향하는 펀넬 면의 위쪽 또는 아래쪽에 설치된다. 소자코일의 형태는 길게 하나로 구성되어 8자 형태로 교차시키거나, 0자 형태를 갖는다.

도3은 Br/Hc값의 변화에 대한 소자파워의 값을 보여주고 있다. 도3에 도시된 바와같이, Br/Hc값은 소자파워의 증감과 밀접한 관계를 갖는다. Br/Hc(kG/Oe)값이 2 이하의 값을 가질 경우 Br/Hc에서 Br 값이 증가하지만 동시에 Hc 값이 증가하므로 4000 AT 이상의 과도한 소자파워가 요구되어 TV 세트에 적용하기 곤란하다. 또한, 외부 자기장의 변화에 의해 소재 내부에서는 자구 및 자벽의 변화가 발생하는 데, Br/Hc 값이 6 이상이 되면 Br값과 Hc값이 동시에 감소하며, 특히 Hc 값의 감소율이 크기 때문에 소자 파워의 감소에는 효과적이나 너무 쉽게 자구 재배열이 일어나므로 본 발명이 추구하는 소재 내부의 자구 배열 효과를 얻을 수 없게 된다. 따라서, Br/Hc값은 2 이상, 6이하로 유지할 필요가 있다.

한편, Br/Hc값을 2 이상, 6이하로 유지하는 경우에도, 프레임이나 마스크의 자기적 특성과 조화를 이루어야 한다. 예를들어, 프레임의 경우, 400℃ 이상에서 열처리되는 프레임과 인너마그네틱실드의 Br/Hc값은, 프레임의 Br/Hc값이 인너마그네틱실드의 Br/Hc 값의 1∼5 배를 유지할 필요가 있고, 적어도 1∼3 배의 값은 유지하여야 한다.

이상과 같이, 성형 마스크 타입의 음극선관에서 인너 마그네틱 실드의 소재를 Br/Hc값이 2∼6으로 유지함으로써, 낮은 투자율을 갖는 프레임 등의 사용에도 불구하고 효율적으로 자계 차폐 능력을 가질 수 있고, 이에 더하여 소자코일을 상하 방향의 소자방식을 취함으로써 인너 마그네틱 실드의 지자계 차폐 능력을 크게 향상시켜, 전자빔의 경로 이동량을 최소화함으로써 음극선관의 퓨리티(purity) 특성, 라스터(raster) 위치, 컨버전스(convergence) 특성 등의 악화를 방지할 수 있다.

도1은 통상적인 음극선관의 측단면도,

도2a는 상하 플럭스 방식의 소자코일 하에서 Br/Hc 의 변화에 따른 전자빔의 경로 이동량을 도시하고,

도2b는 전후 플럭스 방식의 소자코일 하에서 Br/Hc 의 변화에 따른 전자빔의 경로 이동량을 도시하고, 그리고

도3은 Br/Hc값의 변화에 대한 소자파워의 값을 도시하고 있다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

11: 패널 12: 형광막

13: 새도마스크 14: 프레임

15: 인너마그네틱실드 16: 펀넬

17: 편향요크 18: 전자총

Br: 잔류자속밀도 Hc: 보자력

Claims (5)

1. 성형 마스크 타입의 음극선관에 있어서,

   넥크부와 넥크부에서 축방향으로 이동하면서 반경이 증가하는 전면부를 가지면서 종형의 밀폐공간을 형성하는 펀넬;

   상기 펀넬의 넥크부에 장착되며, 전자빔을 방출하는 전자총;

   상기 펀넬의 전면부에 설치되며, 상기 전자빔을 색선별하는 성형 마스크;

   상기 펀넬에 고정지지되며, 상기 성형 마스크를 지지하는 프레임;

   상기 펀넬에 설치되어, 상기 전자빔을 편향시키는 편향장치; 및

   외부 자기장을 차폐하며, 잔류자속밀도/보자력(Br/Hr)의 특성치가 2 ∼ 6의 값을 갖는 인너 마그네틱 실드를 포함하는 것을 특징으로 하는 최적 인너 마그네틱 실드를 갖는 성형마스크 방식의 음극선관.
2. 제1항에 있어서,

   상기 펀넬에 설치되며, 마그네틱 플럭스를 상하 방향으로 형성시키는 소자코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최적 인너 마그네틱 실드를 갖는 성형마스크 방식의 음극선관.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프레임은

   잔류자속밀도/보자력(Br/Hr)의 특성치가 상기 인너 마그네틱 실드의 잔류자속밀도/보자력(Br/Hr)의 특성치의 1∼5배인 것을 특징으로 하는 최적 인너 마그네틱 실드를 갖는 성형마스크 방식의 음극선관.
4. 제3항에 있어서, 상기 인너 마그네틱 실드는

   400℃ 이상에서 열처리되는 것을 특징으로 하는 최적 인너 마그네틱 실드를 갖는 성형마스크 방식의 음극선관.
5. 제4항에 있어서, 상기 인너 마그네틱 실드는

   0.1 ∼ 0.5 mm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 최적 인너 마그네틱 실드를 갖는 성형마스크 방식의 음극선관.