KR20050117001A - 음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 외면 및 내면에 소정의 곡률을 가지는 패널과 전자빔 색선별 기능을 하는 섀도우 마스크를 포함하여 구성되는 음극선관에 있어서, 상기 패널의 내면 곡률은 상기 패널의 내면의 중앙점을 기준으로 하여 수평거리 x, 수직거리 y 및 이에 수직한 방향으로 형성되는 패널의 중앙점 대비 두께 z(x,y)에 의해 정의되는 함수 z(x,y)=ax^2 + bx^4 + cy^2 + dy^4 + ex^2y^2 + fx^4y^2 + gx^2y^4 + hx^4y^4 에 따르며(단, a 내지 h는 상수), 상기 패널의 내면의 곡률 반경이 작아지도록 장축에 대한 곡률 계수의 비(a/b) 및 단축에 대한 곡률 계수의 비(c/d)가 각각 2.91*10^4 < a/b < 3.17*10^4, 8.30*10^4 < c/d < 1.97*10^5 를 만족하도록 하여, 특히 섀도우 마스크에 있어서 원가가 낮은 AK를 사용하더라도 도밍에 의한 색순도가 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 이에 따라 상기 음극선관의 생산 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

음극선관{Cathode Ray Tube}

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외면 및 내면에 소정의 곡률을 가지는 패널과 전자빔 색선별 기능을 하는 섀도우 마스크를 포함하여 구성되는 음극선관에 있어서, 상기 섀도우 마스크의 재질을 원가가 낮은 AK를 사용하는 경우에도 도밍량이 저감될 수 있도록 상기 패널 내면의 곡률을 개선한 음극선관에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관(Cathode Ray Tube)은 전기신호를 전자빔으로 형성하고 이를 형광면에 주사시켜 광학상으로 변환하여 표시하는 장치를 말하며, 더 자세하게는 전자총의 음극에서 발사된 전자빔이 상기 전자총을 통과하면서 가속 및 집속되고, 상기 전자총을 떠난 전자빔이 유리관의 목 부분에 부착된 편향요크의 자계에 의해 편향되어 상기 음극선관의 패널 내면에 도포된 형광면의 소정의 위치에 해당하는 형광체에 부딪혀 빛을 발하게 되는 장치이다.

일반적인 음극선관을 도 1을 참조하여 설명하면, 상기 음극선관은 패널의 외면(1a), 패널의 내면(1b), 펀넬(2), 전자총(3), 편향요크(4), 형광체(5) 및 섀도우 마스크(6)를 포함하여 구성된다.

상기 전자총(3)의 음극에서 방출된 전자는 전자총을 지나면서 전자빔의 형태로 상기 패널을 향해 진행하며, 상기 편향요크(4)는 상기 전자빔을 상하좌우로 주사하며, 상기 편향된 전자빔은 상기 섀도우 마스크(6)의 유효부에 형선된 통과공을 통과하여 패널의 내면(1b)에 도포된 형광체(5)에 도달하게 되고, 상기 형광체(5)가 상기 전자빔의 에너지에 의해 발광함으로써 사용자는 패널의 외면(1a)를 통해 상기와 같은 순서로 재현된 화상을 볼 수 있다.

이때, 볼록한 패널 외면을 갖는 일반적인 음극선관에서는 화면의 주변부에서 외광반사가 화면의 중앙부에 비해 크게 일어나서 화상이 왜곡되어 보이므로 현재는 패널의 외면(1a)이 평면화 되어가는 추세이며 이에 따라 상기 패널의 내면(1b) 및 섀도우 마스크(6)가 또한 평탄한 형태로 구성되어지고 있다.

그러나 상기 전자총(3)에서 발생한 전자빔은 섀도우 마스크(6)의 통과공을 통과하는 경우가 상기 전자빔의 20-30%에 불과하고 나머지 70-80%의 전자빔은 상기 섀도우 마스크(6)와 충돌하게 된다. 이 경우에 상기 충돌한 전자빔의 에너지는 섀도우 마스크(6)의 온도증가를 유발하며, 상기 증가한 온도에 따라 섀도우 마스크(6)는 재질에 따른 고유 팽창계수에 따라 팽창하게 되어 상기 통과공이 이동하게 된다. 이에 따라, 상기 전자빔이 패널의 내면(1b)에 도포된 형광체로의 랜딩에 변화량이 생기게 되어 색순도가 낮아진다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 상기 섀도우 마스크(6)의 재질을 열팽창율이 낮은 인바재질을 사용함으로써 상기와 같은 도밍에 의한 문제점을 개선하고는 있으나, 상기 인바재질은 원가면에서 고가이기 때문에 음극선관의 가격경쟁력을 떨어뜨리는 단점이 발생한다.

따라서, 상기 인바재질보다 가격면에서 약 1/3배 정도 저렴한 AK재질의 섀도우 마스크를 사용할 수 있는데, 상기 AK재질의 섀도우 마스크는 열팽창률이 높으므로 전자빔의 에너지에 의한 도밍현상이 크게 발생하여 색순도를 떨어뜨린다.

이에 따라, AK재질의 섀도우 마스크를 사용한 음극선관에 있어서, 상기한 도밍현상에 의한 문제점을 개선하기 위하여 상기 섀도우 마스크를 곡률 반경이 작은 형태로 구현하는 방안이 제기되고 있다.

그러나 상기와 같이 곡률 반경이 작게 형성된 AK재질의 섀도우 마스크와는 별개로, 일반적인 음극선관용 패널은 인바재질의 섀도우 마스크에 최적화된 내면 곡률을 가지고 있으며, 이는 도 2에 도시된 바와 같이 패널의 내면을 중심으로 가로(x), 세로(y) 및 대각방향(l)으로의 곡률반경이 일정하도록 형성되어 있다.

따라서, 패널의 내면이 단일의 곡률 반경으로 형성된 패널을 갖는 음극선관에서 곡률 반경이 작은 AK재질의 섀도우 마스크를 적용시키는 경우에 도밍에 의한 전자빔의 형광체 랜딩 변화량이 커지게 되며, 이에 따라 음극선관의 색순도를 떨어뜨리는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기 패널의 내면은 작은 곡률 반경을 갖도록 형성됨으로써, 원가 절감을 위해 섀도우 마스크를 AK재질을 적용하는 경우에 도밍에 의한 색순도가 낮아지는 문제점을 개선할 수 있는 음극선관을 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 음극선관은, 외면 및 내면에 소정의 곡률을 가지며 화상이 구현되는 패널과, 전자빔 통과공이 다수 형성되어 전자빔 색선별 기능을 하는 섀도우 마스크를 포함하여 구성되는 음극선관에 있어서, 상기 패널의 내면 곡률은 상기 패널의 내면의 중앙점을 기준으로 하여 수평거리 x, 수직거리 y 및 이에 수직한 방향으로 형성되는 패널의 중앙점 대비 두께 z(x,y)에 의해 정의되는 함수 z(x,y)=ax^2 + bx^4 + cy^2 + dy^4 + ex^2y^2 + fx^4y^2 + gx^2y^4 + hx^4y^4 에 따르며, 상기 패널의 내면의 곡률 반경이 작아지도록 장축에 대한 곡률 계수의 비(a/b)를 2.91*10^4 < a/b < 3.17*10^4 의 범위의 값을 갖도록 하고, 단축에 대한 곡률 계수의 비(c/d)를 8.30*10^4 < c/d < 1.97*10^5 의 범위의 값을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 음극선관의 패널의 형상은 도 3에 도시된 바와 같다.

도 3에서 패널의 내면의 중앙점을 o라 하면, 상기 o점을 기준으로 하여 수평방향을 x, 수직방향을 y, 대각방향을 l이라 할 때, 상기 x축 및 y축에 수직한 방향으로 형성되는 상기 패널의 특정 x 및 y지점에서의 중앙점 대비 두께를 z(x,y)라 하면, 일반적으로 상기 패널의 내면의 곡률은 z(x,y)=ax^2 + bx^4 + cy^2 + dy^4 + ex^2y^2 + fx^4y^2 + gx^2y^4 + hx^4y^4 로 정의되는 함수에 따른다.

또한, 상기 함수의 계수 a-h 는 상수를 의미하며, 상기 계수 중 a, b, c, d에 의해 상기 중앙점으로부터의 장축에 대한 곡률 및 단축에 대한 곡률이 정해진다.

도 4는 본 발명에 따른 음극선관의 패널의 장축방향의 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 단면의 양 끝단의 길이인 L값은 상기 패널의 장축방향 끝단의 두께를 나타내며, 상기 도 3에서 언급한 바와 같이 특정한 x 및 y 지점에서의 중앙점 대비 두께는 도 4에 도시된 z(x,y)의 값에 의해 명확히 표현될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 계수는 장축에 대한 곡률 계수의 비(a/b) 및 단축에 대한 곡률 계수의 비(c/d)가 각각 2.91*10^4 < a/b < 3.17*10^4, 8.30*10^4 < c/d < 1.97*10^5 의 범위를 만족하며, 상기와 같은 수치값을 적용함으로써 상기 장축 및 단축의 곡률 반경을 작게 형성하는 것을 특징으로 한다.

위와 같은 식에 따르면, 상기 패널의 장축 방향으로는 수직거리가 0이 되므로, 이에 따라 상기 곡률을 결정하는 함수에서 x^2 및 x^4 항 외에 나머지 항은 0이 되므로 장축 방향의 곡률은 계수 a, b에 의해 결정되며, 상기 4차식의 계수인 b값이 2차식의 계수 a에 비해 증가할수록, 상기 중앙점 대비 높이 z값이 급격히 증가하게 되는 형상을 띠게 된다.

또한, 상기한 바와 같이 상기 패널의 단축 방향으로도 동일한 원리가 적용되어, 단축에 대한 곡률 계수의 비(c/d)가 종래의 값에 비해 작아지게 되고, 이에 따라 단축 방향으로 곡률 반경이 종래에 비해 작아지게 된다.

다음의 표 1 및 표 2는, 본 발명에 따른 계수 a-h까지의 계수 및 이에 따른 곡률 계수의 비를 나타내며, 각각 종래의 패널에 비해 패널의 주변부의 두께를 2mmm 및 3mm 크게 가져간 경우를 나타낸다.

	2mm down	3mm dowm
a	0.000455107	0.000440599
b	1.43541E-08	1.51155E-08
c	0.000689996	0.000717645
d	3.50214E-09	8.64632E-09
e	-4.30485E-09	-2.65755E-09
f	5.08614E-14	-1.13879E-13
g	1.40782E-12	3.96587E-13
h	-6.68195E-17	-2.84235E-17

	2mm down	3mm down
a/b	3.17E+04	2.91E+04
c/d	1.97E+05	8.30E+04
e/f	-8.46E+04	2.33E+04
g/h	-2.11E+04	-1.40E+04

상기 표 1 및 표 2에서와 같이 상기 함수의 계수를 장축 곡률 계수의 비(a/b)를 2.91E+04 내지 3.17E+04 의 범위내로 하고, 단축 곡률 계수의 비(c/d)는 8.30E+04 내지 1.97E+05 의 범위가 되도록 설정하여 상기 패널의 내면 곡률 반경을 짧게 형성할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 음극선관에서 패널의 내면의 곡률반경을 나타내는 그래프이다. 각각 다른 세 개의 곡선은 상기 계수의 비에 따라 곡률 계수를 설정한 경우에 있어서, 상기 패널의 내면의 중심점으로부터 수평방향(x), 수직방향(y) 및 대각방향(l)으로 각각의 곡률 반경을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이 상기 패널의 내면은 중심점에서 주변부로 갈수록 곡률 반경이 작아지므로 종래의 패널 내면의 단일 곡률에 비해 곡률이 커지게 되어 패널 내면이 외면의 반대방향으로 급격히 오목한 형상을 갖는다.

한편, 상기와 같이 4차항으로 구현되는 패널의 내면 곡률에 있어서, 섀도우 마스크의 도밍에 따른 도밍량은 상기 패널의 내면의 중심에서 장축으로의 끝단까지의 거리의 3/4지점에서 가장 크게 발생하는데, 이는 도 6에 도시된 바와 같다.

도 6에 도시된 섀도우 마스크는 상기 섀도우 마스크의 중심에서 수평방향(x축방향)의 거리를 상기 수평방향의 끝단의 거리와 대비하여 3/4지점에서의 도밍 발생을 도시하고 있으며, 상기 지점 부근에서의 도밍 정도는 3/4지점을 정점으로 하여 주변부로 갈수록 도밍량이 감소하는 것을 볼 수 있다.

상기와 같이 패널의 외곽에서 도밍이 크게 발생하는 문제점을 개선하기 위하여 패널의 내면의 곡률 반경을 상기 패널의 주변부로 갈수록 더욱 급격히 작아지도록 하는 super-arc의 형태로 구현할 수 있는데, 이를 상기한 도 3에 도시한 부호 및 도 7과 관련하여 설명한다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 패널의 최외각 유효면 대각방향의 끝단의 두께를 Q라 하고, 장축의 끝단의 두께를 L이라 하고, 단축의 끝단의 두께를 S로서 정의된다.

도 7은 음극선관의 패널의 장축 및 단축의 단면을 나타내는 도이며, 상기 패널의 장축 및 단축의 길이를 4등분한 경우에 있어서, 패널의 중심에서 장축방향으로 3/4되는 지점의 패널의 두께는 L' 이고, 단축방향으로 3/4되는 지점의 패널의 두께를 S' 로서 정의된다.

상기와 같이 정의되는 패널에 있어서, 상기 패널은 중심에서 외곽으로 갈수록 상기 패널의 두께가 다음과 같은 식을 만족하면서 변하게 할 수 있다.

L/Q - L'/Q ?? 0.35, S/Q - S'/Q ?? 0.19

이는 종래의 패널의 내면이 장축방향으로 상기와 같은 식에서 약 28% 정도의 값을 보였던 것에 비해서 7%이상의 차이가 있음을 나타내며, 이는 본 발명에 따른 패널 내면의 곡률 반경이 상기 패널의 주변부로 갈수록 급격히 작아지는 것을 의미한다.

한편, 본 발명은 종래의 패널의 내면이 단축방향으로 상기와 같은 식에서 약 16% 정도의 값을 보였던 것에 비해서 3%이상의 차이가 있으며, 이것 또한, 본 발명에 따른 패널 내면의 곡률 반경은 중심에서 단축방향의 끝단으로 갈수록 급격히 작아지는 것을 의미하며, 이에 따라 섀도우 마스크의 도밍에 따른 도밍량을 감소시키는 효과를 가져올 수 있다.

또한, 바람직하게는 상기 L/Q 값이 66% 이상이 되도록 설계하고, S/Q값이 43% 이상이 되도록 설계되는 경우에 도밍량 감소의 효과가 현저해진다.

표 3은 본 발명에 따른 패널의 수평방향 및 수직방향으로의 거리에 따른 두께와 대각방향의 끝단의 두께(Q)와의 비를 나타낸 표이며, 상기 표에서 가로단은 패널의 중심으로부터 수평방향으로의 거리이며, 세로단은 수직방향의 거리를 나타낸다. 또한, 데이터값은 각 위치별 Q값 대비 두께의 비를 나타낸다. 일실시예로서 15인치 음극선관의 경우 중심점으로부터 수평방향으로의 3/4지점은 107mm의 위치에 해당하고, 수직방향으로의 3/4지점은 80mm의 위치에 해당한다.

또한, 상기 표 3에 의해 수평방향으로의 Q값 대비 수평방향의 두께의 비는 수평방향으로 3/4지점에서 수평방향 끝단으로 갈수록 35%의 차이가 발생하는 것을 알 수 있고, 수직방향으로 3/4지점에서 수직방향 끝단으로 갈수록 19%의 차이가 발생하는 것을 알 수 있다.

	0	36	71	107	142
0	0%	3%	11%	31%	66%
27	2%	5%	14%	33%	68%
53	9%	12%	21%	39%	74%
80	22%	24%	33%	51%	85%
107	41%	43%	52%	70%	100%

도 8은 상기와 같이 구성되는 패널에 있어서, 본 발명에 따른 일실시예로서 장축 계수의 비(a/b)를 각각 2.91*10^4 로 적용했을 때와 3.17*10^4로 적용했을 때의 도밍량 발생을 그래프로 도시한 것이다.

특히, 상기 도 8에 나타난 바와 같이 종래의 경우처럼 단일 곡률 계수를 적용하여 상기 계수의 비(a/b)를 3.18*10^6∼6.01*10^6 로 정했을 경우에는 도밍량이 62㎛이나, 본 발명에 따른 곡률 계수의 비를 적용한 경우에는 2.91*10^4 의 경우에 도밍량이 33㎛, 3.17*10^4을 적용한 경우에는 도밍량이 31㎛ 가 되어, 종래에 비해 도밍량이 약 50% 감소된 것을 보여준다.

상기와 같이 구성되는 음극선관은 패널의 내면의 곡률 반경을 작게 형성하여 섀도우 마스크에 있어서 원가가 낮은 AK를 사용하더라도 도밍에 의한 색순도가 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 이에 따라 상기 음극선관의 생산 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 음극선관의 구조가 도시된 단면도이다.

도 2는 일반적인 음극선관에서 패널의 내면의 곡률반경을 나타내는 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 음극선관에서 패널의 형상을 나타내는 도이다.

도 4는 본 발명에 따른 음극선관의 패널의 장축방향의 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 음극선관에서 패널의 내면의 곡률반경을 나타내는 그래프이다.

도 6는 본 발명에 의한 도밍에 따른 마스크의 변위량을 나타내는 도이다.

도 7은 본 발명에 따른 음극선관의 패널의 장축 및 단축방향의 단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 음극선관에서 장축의 계수비에 대한 도밍량의 관계를 나타내는 그래프이다.

Claims (4)

1. 외면 및 내면에 소정의 곡률을 가지며 화상이 구현되는 패널과;

   전자빔 통과공이 다수 형성되어 전자빔 색선별 기능을 하는 섀도우 마스크를 포함하여 구성되는 음극선관에 있어서,

   상기 패널의 내면 곡률은 상기 패널의 내면의 중앙점(o)을 기준으로 하여 수평거리 x, 수직거리 y 및 이에 수직한 방향으로 형성되는 중앙점 대비 두께 z(x,y)에 의해 정의되는 함수 z(x,y)=ax^2 + bx^4 + cy^2 + dy^4 + ex^2y^2 + fx^4y^2 + gx^2y^4 + hx^4y^4 에 따르며,

   상기 패널의 내면의 곡률 반경이 작아지도록 장축에 대한 곡률 계수의 비(a/b) 및 단축에 대한 곡률 계수의 비(c/d)가 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 음극선관 (단, a 내지 h는 상수).

   2.91*10^4 < a/b < 3.17*10^4, 8.30*10^4 < c/d < 1.97*10^5
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 패널은 최외각 유효면 대각방향의 끝단의 두께를 Q라 하고, 장축의 끝단의 두께를 L이라 하고, 단축의 끝단의 두께를 S라 할때, 상기 패널의 두께는 다음의 관계식을 만족하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 음극선관.

   L/Q ≥ 0.66, S/Q ≥ 0.43
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 패널은 장축 및 단축의 길이를 4등분한 경우에 있어서, 패널의 중심에서 장축방향으로 3/4되는 지점의 패널의 두께를 L' 라 하고, 단축방향으로 3/4되는 지점의 패널의 두께를 S' 라 할때, 패널의 중심에서 외곽으로 갈수록 상기 패널의 두께가 다음의 관계식을 만족하면서 가변되는 특징으로 하는 음극선관.

   L/Q - L'/Q ≥ 0.35, S/Q - S'/Q ≥ 0.19
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 섀도우 마스크는 AK재질인 것을 특징으로 하는 음극선관.