KR20060014857A - 음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 패널과, 소정의 곡률을 갖는 섀도우 마스크를 포함하여 구성되는 음극선관에 있어서, 상기 섀도우 마스크의 곡률은 중앙점(o)을 기준으로 하여 장축 x, 단축 y 및 이에 수직한 관축 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 섀도우 마스크의 곡률 반경이 작아지도록 장축에 대한 곡률 계수의 비(a/b) 및 단축에 대한 곡률 계수의 비(c/d)를 1.67*10^-8 < a/b < 4.12*10^4, 8.93*10^-9 < c/d < 5.26*10^-4 가 만족하도록 선택하여, 원가가 낮은 AK재질의 섀도우 마스크를 사용하는 경우에 도밍을 감소시킴으로써 색순도가 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 이에 따라 상기 음극선관의 생산 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

패널, 섀도우 마스크, 곡률반경, 음극선관

Description

음극선관{Cathode Ray Tube}

도 1은 일반적인 음극선관의 구조가 도시된 단면도,

도 2는 일반적인 인바재질의 섀도우 마스크의 곡률반경을 나타내는 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 음극선관에서 섀도우 마스크의 1/4분면의 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 음극선관의 섀도우 마스크의 곡률반경을 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명에 의한 섀도우 마스크의 장축의 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 음극선관의 섀도우 마스크의 장축의 곡률특성을 나타내는 그래프이다.

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내,외면에 소정의 곡률을 갖는 패널과 전자빔 색선별 기능을 하는 섀도우 마스크를 포함하여 구성되는 음극선관에 있어서, 상기 섀도우 마스크의 재질로 원가가 낮은 AK를 사용하는 경우 에도 도밍량이 저감시켜 색순도가 저하되는 것을 방지할 수 있도록 상기 섀도우 마스크의 곡률을 개선한 음극선관에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관(Cathode Ray Tube)은 전기신호를 전자빔으로 형성하고 이를 형광면에 주사시켜 광학상으로 변환하여 표시하는 장치를 말한다.

도 1은 일반적인 음극선관의 구조가 도시된 단면도이며, 상기 음극선관은 패널(1), 펀넬(2), 전자총(3), 편향요크(4), 형광체(5) 및 섀도우 마스크(6)를 포함하여 구성된다.

상기 전자총(3)의 음극에서 방출된 전자는 전자빔의 형태로 상기 패널(1)을 향해 진행하며, 펀넬(2)의 목 부분에 설치된 편향요크(4)에 의해 상기 전자빔이 상하좌우로 편향된다.

상기 편향된 전자빔은 섀도우 마스크(6)의 유효부에 형성된 통과공을 통과하여 패널(1)의 내면에 도포된 형광체(5)에 도달하게 되고, 상기 형광체(5)가 상기 전자빔의 에너지에 의해 발광함으로써 화상이 재현되고, 사용자는 패널(1)의 외면을 통해 재현된 화상을 볼 수 있다.

그러나, 상기 전자빔은 섀도우 마스크(6)에 형성된 통과공을 통과하는 경우가 전체 전자빔의 20-30%이며, 상기 전자빔의 나머지 70-80&는 섀도우 마스크(6)와 충돌하게 된다. 이 경우에 상기 전자빔이 갖고 있는 에너지가 충돌로 인해 상기 섀도우 마스크(6)로 전달되며, 상기 에너지는 섀도우 마스크(6)의 온도 상승을 유발한다.

또한, 상기 섀도우 마스크(6)의 온도가 증가하는 경우, 재질에 따른 고유 열팽창계수에 따라 상기 섀도우 마스크(6)가 팽창하게 되는데, 이에 따라 통과공 또한 소정의 거리만큼 이동하게 된다. 따라서, 상기 전자빔은 패널(1)의 내면에 도포된 형광체(5)로의 랜딩에 변화량이 생기게 되어 색순도가 낮아지는 문제점이 발생한다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 방안으로써, 상기 섀도우 마스크(6)를 고유 열팽창계수가 낮은 인바(invar)재질을 사용할 수 있으며, 상기 인바재질의 섀도우 마스크가 음극선관내에서 소정의 곡률반경을 가지며 장착되는데, 상기 곡률반경에 관하여 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 일반적인 인바재질의 섀도우 마스크의 곡률반경을 나타내는 그래프이다. 상기 섀도우 마스크의 볼록한 면의 중심을 기준으로 장축방향 x, 단축방향 y 및 대각방향을 l이라 하면, 상기 섀도우 마스크의 중심에서 장축 및 대각방향으로 외곽으로 갈수록 곡률반경이 커지는 형상을 갖게된다.

그러나, 상기 인바재질의 섀도우 마스크(6)는 원가면에서 고가이므로 음극선관의 가격경쟁력이 저하된다.

따라서, 상기 섀도우 마스크의 원가를 낮추기 위한 방안으로 상기 인바재질보다 값이 1/3정도로 저렴한 AK재질의 섀도우 마스크를 사용할 수 있으나, 상기 AK재질은 열팽창계수가 크므로 상기 인바재질의 섀도우 마스크의 곡률반경을 그대로 적용할 경우 도밍량이 커지는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원가 절감을 위해 AK재질의 섀도우 마스크를 적용하는 경우에 있어서 상기 섀도우 마스크의 곡률반경이 작게 형성되도록 설계하여 도밍을 감소시키고, 이에 따라 색순도가 낮아지는 문제점을 효과적으로 개선할 수 있는 음극선관을 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 음극선관은, 내,외면에 소정의 곡률을 갖는 패널과, 전자빔 통과공이 다수 형성되어 전자빔 색선별 기능을 하는 섀도우 마스크를 포함하여 구성되는 음극선관에 있어서, 상기 섀도우 마스크는 중앙점(o)을 기준으로 하여 장축 x, 단축 y 및 이에 수직한 관축 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 섀도우 마스크의 곡률 반경이 작아지도록 장축에 대한 곡률 계수의 비(a/b)가 2.12*10^-8 < a/b < 4.77*10^-4 를 만족하고, 단축에 대한 곡률 계수의 비(c/d)가 1.88*10^-8 < c/d < 4.78*10^-4 를 만족하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이때 음극선관 및 음극선관용 섀도우 마스크를 구성하는 기본적인 구조는 전술 한 종래 기술과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 음극선관에서 섀도우 마스크의 1/4분면이 사시도이다.

상기 섀도우 마스크의 볼록한 면의 중앙점(o)를 기준으로 장축방향을 x축, 단축방향을 y축, 대각방향을 l축, 상기 x축 및 y축에 수직한 관축을 z축이라 하고, 또한 상기 섀도우 마스크의 어느 한 지점(x,y)에서 상기 x축 및 y축으로 이루어지는 평면에 수선을 내리면, 상기 수선의 길이를 해당 지점의 관축의 길이 z(x,y)로 정의할 수 있다.

즉, 섀도우 마스크가 중앙점(o)를 기준으로 외곽으로 갈수록 소정의 곡률반경을 가지며 휘어지는데, 상기 섀도우 마스크의 어느 한 위치와 상기 중앙점(o)과의 z축상의 거리차가 상기 위치의 관축의 길이 z(x,y)가 된다.

상기 섀도우 마스크의 곡률반경은 일반적으로 x축 및 y축의 특정값에 따른 관축의 길이 z(x,y)값으로 정의될 수 있으며, 상기 곡률반경 식은 z(x,y)=ax^2 + bx^4 + cy^2 + dy^4 + ex^2y^2 + fx^4y^2 + gx^2y^4 + hx^4y^4로 정의된다. (a-h : 상수, z(x,y) : 섀도우 마스크의 특정 위치에서의 관축의 길이)

상기와 같은 곡률반경식의 계수의 범위를 적용함에 있어서, 상기 섀도우 마스크의 장축방향의 곡률반경은 상기 곡률반경식의 y값이 0이 되므로 x^2 및 x^4 항 외의 나머지 항은 0의 값을 가지므로, 상기 장축방향의 곡률반경은 계수 a 및 b의 값에 의해서만 좌우된다.

또한, 단축방향의 곡률반경은 상기 곡률반경식의 x값이 0이 되므로 상기한 바와 동일한 방식으로 y^2 및 y^4 항 외의 나머지 항은 0의 값을 가지므로, 상기 장축방향의 곡률반경은 계수 c 및 d의 값에 의해 좌우된다.

상기와 같은 곡률반경식을 갖는 섀도우 마스크는 중앙점(o)를 기준으로 외곽으로 갈수록 소정의 곡률반경을 가지며 휘어지는데, 외곽으로 갈수록 곡률반경이 작아지도록 상기 계수를 설정함에 있어서 장축방향의 곡률반경을 결정하는 계수 a 및 b의 비의 값(a/b)을 장축에 대한 곡률 계수의 비라 하고, 단축방향의 곡률반경을 결정하는 계수 c 및 d의 비의 값(c/d)을 단축에 대한 곡률 계수의 비라 할 때, 본 발명에 따른 상기 계수의 비의 값은 각각 2.12*10^-8 < a/b < 4.77*10^-4 및 1.88*10^-8 < c/d < 4.78*10^-4 를 만족한다.

상기 계수의 비의 값에 따라 섀도우 마스크는 중앙점(o)에서 외곽으로 갈수록 급격히 휘어지는 구조를 갖게 되는데, 상기 섀도우 마스크의 장축방향으로의 유효면 끝단에서의 관축거리값은 Zx, 단축방향으로의 유효면 끝단에서의 관축거리값은 Zy 및 대각방향으로의 유효면 끝단에서의 관축거리값은 Zl 값으로 정의될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 음극선관의 섀도우 마스크의 곡률반경을 나타내는 그래프이며, 상기 그래프에 도시된 곡선은 상기 섀도우 마스크의 중앙점으로부터 장축방향(x), 단축방향(y) 및 대각방향(l)으로의 곡률반경의 변화를 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이 곡률반경은 상기 섀도우 마스크의 중앙점으로부터 외곽으로 갈수록 작아지게 되며, 이에 따라 상기 섀도우 마스크는 중앙점부근의 내면에서는 평탄한 구조를 이루나 외곽으로 갈수록 패널의 반대방향으로 급격히 휘어 지는 구조를 갖게 된다.

일례로 15인치의 음극선관에 적용되는 섀도우 마스크에 있어서, 본 발명의 섀도우 마스크의 구조에 따른 온도 및 도밍량을 종래의 평탄한 구조의 섀도우 마스크와 비교하면, 섀도우 마스크의 중심으로부터 장축방향 끝단 대비 3/4 되는 지점에서 도밍량이 특히 크게 발생한다.

상기와 같은 지점에서 종래 및 본 발명에 따른 섀도우 마스크의 온도는 각각 57.766℃ 및 57.933℃ 로서 큰 차이가 발생하지 않으며, 도밍의 정도는 도밍전과 비교하여 각각 0.035566 및 0.027537의 값을 갖는다.

상기 도밍의 정도는 종래와 비교하여 약 0.008 의 차이를 가지나, 상기 도밍에 따른 도밍량의 차이는 종래의 60㎛에 비해 본 발명은 30㎛의 수준으로 낮출 수 있으므로 약 50% 정도로 도밍량을 저감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 섀도우 마스크에 있어서 상기한 바와 같이 특히 도밍이 크게 발생하는 지점에서의 도밍량을 저감시켜 색순도의 저하를 방지하기 위해 상기 섀도우 마스크를 super-arc의 형태로 설계할 수 있다.

상기 super-arc 형태에 따른 섀도우 마스크는 내,외면에 소정의 곡률을 갖는 패널과, 전자빔 통과공이 다수 형성되어 전자빔 색선별 기능을 하는 섀도우 마스크를 포함하여 구성되는 음극선관에 있어서, 상기 섀도우 마스크는 중앙점(o)에서 상기 섀도우 마스크의 장축방향 끝단 대비 1/2 되는 지점에서부터 상기 장축방향의 끝단으로 갈수록 곡률반경이 급격히 작아지는 것을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명에 의한 섀도우 마스크의 장축의 단면도이다. 상기 도는 특히 섀도우 마스크가 15인치의 음극선관에 적용되는 경우를 나타낸다.

상기와 같은 섀도우 마스크의 곡률반경의 super-arc 특성의 구현을 위해 상기 섀도우 마스크가 15인치 음극선관에 적용되는 경우, 상기 섀도우 마스크의 장축방향 끝단에서의 관축의 길이를 24mm 내지 25mm 의 범위의 값을 갖도록 하여 종래의 구조에 비해 상기 장축방향 끝단의 관축의 길이를 크게 한다.

또한, 상기 15인치 음극선관에 적용되는 섀도우 마스크의 경우 중앙점(o)에서 장축방향 끝단까지의 거리는 약 136mm이며, 중앙점(o)에서 장축방향으로 60mm 떨어진 지점의 관축의 길이를 Z1이라 하고, 130mm 떨어진 지점의 관축의 길이를 Z2라 하고, 상기 장축방향 끝단에서의 관축의 길이를 Zx라 할 때, 상기 관축의 길이의 비를 각각 Z1/Zx ≤ 0.12 Z2/Zx ≥ 0.88 가 만족하도록 구성한다.

다음의 표 1 내지 표 3은 상기 구조에 따른 장축 및 단축 방향의 끝단의 관축의 길이의 값을 종래의 값과 비교한 것이다.

	0	136
0	0	10.84
103	5.80	18.34

(종래의 관축길이, 단위:mm)

	0	136
0	0	16.00
103	7.26	24.82

(본 발명에서의 관축길이, 단위:mm)

	0	136
0	0	-5.2
103	-1.5	-6.5

(종래 대비 관축 길이의 차, 단위:mm)

상기 표 1 내지 표 3과 같이 본 발명에 따른 곡률반경을 갖는 섀도우 마스크는 종래의 곡률반경에 따른 섀도우 마스크에 비해, 장축방향 끝단의 관축의 길이가 5.2mm 더 크게 설계되며, 단축방향 끝단의 관축의 길이는 1.5mm 더 크게, 그리고 대각방향 끝단의 관축의 길이는 6.5mm 더 크게 설계된다.

상기와 같은 방식으로 상기 섀도우 마스크가 17인치 또는 19인치의 음극선관에 적용되는 경우, 상기 15인치에서의 장축방향 길이 136mm를 1에 해당한다고 하였을 때, 이에 따른 60mm지점 및 130mm지점에 해당하는 비율인 0.44 및 0.95에서의 관축의 길이의 비인 Z1/Zx 및 Z2/Zx가 상기 17인치 또는 19인치인 경우에도 동시에 상기 범위를 만족하도록 하여 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 음극선관의 섀도우 마스크의 장축의 곡률특성을 나타내는 그래프이다.

상기 도에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 섀도우 마스크는 중앙점(o)에서 장축방향으로 1/2되는 지점까지 다소 평탄한 구조의 곡률반경을 가지므로 종래 인바재질의 섀도우 마스크에 비해 관축의 길이가 0.2mm정도 오히려 작게 설계되나, 상기 장축방향에서 1/2되는 지점에서부터 상기 곡률반경이 급격히 감소하여, 상기 장축방향의 끝단에서의 관축의 길이는 종래에 비해 약 5.2mm정도 길게 설계된다.

또한, 상기 장축방향 끝단에서의 관축의 길이가 길수록 도밍에는 효과적이나, 상기 섀도우 마스크를 지지하는 프레임과의 형합성을 고려할 때, 도밍량을 50% 정도 감소시키면서 상기 프레임과의 형합성을 만족하는 약 5.2mm의 수치가 최적의 값이 된다.

이상과 같이 본 발명에 의한 음극선관을 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 응용이 가능하다.

상기와 같이 구성되는 음극선관은 섀도우 마스크의 곡률계수를 상기 섀도우 마스크의 중심에서 외곽으로 갈수록 작게 형성하고, 특히 상기 섀도우 마스크의 외곽부근에서 곡률계수가 급격히 감소하도록 설계하므로, 상기 섀도우 마스크를 원가가 낮은 AK재질을 사용하더라도 도밍량을 저감시킴으로써 색순도가 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 이에 따라 상기 음극선관의 생산 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 내,외면에 소정의 곡률을 갖는 패널과;

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

   상기 섀도우 마스크는 중앙점(o)을 기준으로 하여 장축 x, 단축 y 및 이에 수직한 관축 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 섀도우 마스크의 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.

   2.12*10^-8 < a/b < 4.77*10^-4, 1.88*10^-8 < c/d < 4.78*10^-4
2. 내,외면에 소정의 곡률을 갖는 패널과;

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

   상기 섀도우 마스크는 중앙점(o)에서 상기 섀도우 마스크의 장축방향 유효면 끝단 대비 1/2 되는 지점에서부터 상기 장축방향의 끝단으로 갈수록 곡률반경이 급격히 작아지는 것을 특징으로 하는 음극선관.
3. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,

   상기 섀도우 마스크는 중앙점(o)으로부터 장축방향으로의 거리를 상기 장축방향의 유효면 끝단의 거리와 대비하여 상기 장축방향의 유효면 끝단을 1이라 할 때, 상기 장축방향 끝단 대비 거리가 0.44 되는 지점의 관축의 길이를 Z1이라 하고, 0.95 되는 지점의 관축의 길이를 Z2라 하며, 상기 장축방향의 유효면 끝단에서의 관축의 길이를 Zx라 하는 경우, 상기 관축의 길이의 비가 다음의 조건을 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 음극선관.

   Z1/Zx ≤ 0.12 Z2/Zx ≥ 0.88
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 섀도우 마스크는 15인치 음극선관에 적용되는 경우, 장축방향의 유효면 끝단에서의 관축의 길이가 24mm 내지 25mm 의 범위의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 섀도우 마스크는 장축방향으로 유효면의 길이가 136mm이고, 상기 섀도 우 마스크의 중앙점(o)에서 장축방향으로 60mm 떨어진 지점의 관축의 길이를 Z1이라 하고, 130mm 떨어진 지점의 관축의 길이를 Z2라 하며, 상기 장축방향의 유효면 끝단에서의 관축의 길이를 Zx라 할 때, 관축의 길이의 비가 다음의 조건을 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 음극선관.

   Z1/Zx ≤ 0.12 Z2/Zx ≥ 0.88
6. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,

   상기 섀도우 마스크는 AK재질인 것을 특징으로 하는 음극선관.

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