KR0130023B1 - 칼라 수상관 - Google Patents

Abstract

본 발명의 칼라수상관은 내면이 곡면으로 이루어지는 실질적으로 직사각형 형상의 패널(22)을 갖고, 이 패널의 내면에 형성된 형광체 스크린(24)에 대향하여 실질적으로 직사각형 형상의 새도우마스크(25)가 배치되고, 이 새도우마스크가 형광체 스크린과 대향하는 부분이 다수의 전자빔 통과구멍이 형성된 곡면으로 이루어지는 마스크 본체(26)와, 이 마스크 본체의 주변부에 부착된 마스크 프레임(27)으로 이루어지며, 마스크 본체 및 패널의 내면의 적어도 한 쪽의 짧은 축 방향의 곡률반경을 짧은 축 근처에서는 마스크 본체 또는 패널의 중심부에 대하여 긴 변부 근처를 작게, 긴 축 방향의 중간부에서는 긴 축 근처에 대하여 긴 변부 근처를 크게 형성했으며, 새도우마스크의 국부적인 열팽창을 억제하여 미스랜딩을 경감하는 동시에 기계적 강도를 크게 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

칼라 수상관

제1도 내지 제3도는 본 발명의 한 실시예에 관련되는 칼라 수상관을 나타내는 도면.

제1도는 상기 칼라 수상관의 종단면도.

제2도는 패널의 정면도.

제3도는 상기 칼라 수상관의 새도우마스크의 수직축상의 수직축방향의 곡률반경 및 중심으로부터 수평축 방향으로 약 12cm 떨어진 중간부의 수직단면에서 수직축 방향의 곡률반경을 나타내는 도면.

제4도는 종래 새도우마스크의 수직축상의 수직축 방향 곡률반경 및 중심으로부터 수평축 방향으로 약 12cm 떨어진 중간부에 있어서의 수직단면에서의 수직축 방향의 곡률반경을 나타내는 도면.

제5도는 전자빔의 충돌에 의한 새도우마스크의 국부적인 열팽창에 의해 발생하는 미스랜딩을 설명하기 위한 단면도 이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 유효면 22 : 패널

24 : 형광체 스크린 25 : 새도우마스크

26 : 마스크 본체 27 : 마스크 프레임

32 : 전자총

본 발명은 새도우마스크형의 칼라 수상관에 관한 것으로서, 특히 새도우마스크의 열팽창에 기인하는 화상의 악화를 방지하도록 구성된 칼라수상관에 관한 것이다. 일반적으로 새도우마스크형의 칼라 수상관은 곡면으로 이루어지는 거의 직사각형의 유효면 및 유효면의 외주부에 설치된 스커트부를 갖는 패널과, 이 패널의 스커트부에 접합된 깔때기모양의 퍼넬로 이루어지는 외관용기를 구비하고 있다. 패널의 유효면의 내면에는 청, 녹, 적으로 발광하는 3색형광체층으로 이루어지는 형광체 스크린이 형성되고, 이 형광체 스크린에 대향하여 그 내측에 직사각형 형상인 새도우마스크가 배치되어 있다. 새도우마스크는 형광체 스크린과 대향하는 부분에 다수의 전자빔 통과구멍이 형성된 곡면으로 이루어지는 마스크 본체와, 마스크 본체의 주변부에 부착된 마스크 프레임을 구비하고 있다. 퍼넬의 목부분에는 3전자빔을 방출하는 전자총이 설치되어 있다. 그리고 이 전자총으로부터 방출되는 3전자빔을 퍼넬의 외측에 장착된 편향요크에서 발생하는 자계로 편향시키고 새도우마스크를 통하여 형광체 스크린을 수평, 수직주사함으로써 칼라화상을 표시하는 구조로 되어 있다. 이 칼라 수상관에 있어서, 형광체 스크린상에 색순도가 양호한 칼라화상을 표시하기 위해서는 새도우마스크의 각 전자빔 통과구멍을 지나서 형광체스크린에 입사하는 3전자빔이 각각 대응하는 3색형광체층에 바르게 랜딩하도록 형광체 스크린과 새도우마스크를 소정의 정합관계로 바르게 배치하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 특히 패널의 내면과 새도우마스크의 간격(q값)을 설계값대로 설정하는 것이 중요하다. 그러나 형광체 스크린과 새도우마스크를 소정의 정합관계로 바르게 배치해도, 칼라 수상관은 새도우마스크의 열팽창에 의해 색순도의 악화를 일으킨다.

즉 일반적으로 새도우마스크는 전자빔 통과구멍이 차지하는 면적이 마스크 본체 전체의 ⅓ 이하이기 때문에 전자빔의 대부분이 새도우마스크에 충돌하여 이를 가열한다. 그 때문에 철을 주성분으로 하는 저탄소강판으로 이루어지는 통상의 마스크 본체에서는 그 가열에 의해 열팽창하여, 이른바 형광체 스크린 방향으로 팽창하여 나가는 도밍을 일으킨다. 그 결과 q값이 변화하고 3색형광체층에 대한 전자빔의 랜딩위치가 변화하여 색순도의 악화를 일으킨다. 이 새도우마스크의 열팽창에 의한 3색형광체층에 대한 전자빔의 랜딩위치의 변화(미스랜딩)는 형광체 스크린상에 그려지는 화상패턴 및 화상패턴의 지속시간 등에 따라 다르다. 형광체 스크린상에 화상을 장시간 나타낸 경우 새도우마스크는 다수의 전자빔 통과구멍이 형성된 마스크 본체만이 아니라 마스크 본체의 주변부에 부착된 열용량이 큰 마스크 프레임도 가열되고 마스크 본체 및 마스크 프레임이 함께 열팽창한다. 그러나 이와같은 열팽창에 의해 발생하는 미스랜딩은 일본국 특허 공개공보 소 44-3547호 공보에 나타내어져 있는 바와같이 새도우마스크를 지지하는 탄성지지체를 바이메탈소자를 통하여 마스크 프레임에 부착함으로써 효과적으로 보정할 수 있다. 한편 단시간에 일어나는 미스랜딩으로는 국부적으로 고휘도의 화상을 그린 경우에 일어나는 국부적인 미스랜딩이 있다. 이 국부적으로 고휘도의 화상을 그린 경우에 일어나는 국부적인 미스랜딩은 상기 바이메탈소자에 의한 보정수단으로는 보정할 수 없다. 즉 제5도에 나타낸 바와같이 형광체 스크린(I)상에 대전류(大電流)의 전자빔(2)에 의해 국부적으로 고휘도의 화상이 그려지면 그 대저류빔(2)의 충돌에 의해 파선으로 나타낸 바와같이 마스크 본체(3)에 국부적인 열팽창이 발생한다. 이 열팽창부분(4)에서는 전자빔 통과구멍(5)은 6a에서 6b의 위치로 변화하여, 전자빔(2)이 6a의 위치에 있는 전자빔 통과구멍(5)을 지나서 3색 형광체층(7)에 바르게 랜딩하도록 되어 있는 경우, 6b의 위치로 변화한 전자빔 통과구멍을 지나는 전자빔(2)은 3색 형광체층(7)에 바르게 랜딩하지 않게 된다. 이와같은 국부적인 열팽창에 의한 미스랜딩은 열팽창이 국부적인 것이기 때문에 새도우마스크 전체의 열팽창에 의해 발생하는 미스랜딩을 보정하는 바이메탈소자에 의한 보정수단에서는 보정할 수 없다. 이러한 단시간에 일어나는 미스랜딩에 대하여 신호 발생기로 직사각형테두리 패턴을 발생시키고, 이 직사각형테두리 패턴의 형상, 크기, 위치를 바꾸어 미스랜딩과의 관계을 조사했다. 그 결과 형광체 스크린의 대략 전체면에 걸쳐서 대전류빔 패턴을 그린 경우에 발생하는 미스랜딩은 비교적 작지만 종방향으로 가늘고 긴 대전류빔패턴을 그리면 이 대전류빔 패턴이 형광체 스크린이 수평방향(X축방향)의 주변부로부터 중앙부쪽으로 약간 편재된 경우에 미스랜딩이 가장 커지는 것이 판명되었다. 이 대전류빔 패턴과 미스랜딩과의 관계는 다음과 같이 설명할 수 있다. 일반적으로 수상기는 수상관의 평균 양극전류가 일정값을 넘지 않도록 설계되어 있다. 그 때문에 대전류가 큰 빔 패터에서는 대전류가 작은 빔 패턴의 경우보다도 새도우마스크의 단위면적당에 흘러드는 전류가 작다. 따라서 새도우마스크의 온도상승은 작다. 또 대전류가 작은 빔 패턴이어도 이것이 형광체 스크린의 중앙부에 형성된 경우는 새도우마스크가 열팽창을 일으키더라도 미스랜딩이 발생하기 어렵지만, 형광체 스크린의 중앙부로부터 수평방향의 주변부로 이동함에 따라서 새도우마스크의 열팽창에 의한 미스랜딩이 나타나는 정도가 커진다. 그러나 형광체 스크린의 수평방향 주변부에서는 마스크 본체의 주변부에 마스크 프레임에 부착되어 있기 때문에 마스크 본체의 변형이 작아진다. 결국 형광체 스크린의 수평방향의 주변부보다도 약간 중앙부측에서 미스랜딩이 최대가 된다. 특히 최근의 패널의 유효면을 평탄화한 FS(Flat Square)관에서는 패널에 대응하여 마스크 본체도 평탄화하고 있기 때문에 새도우마스크의 열팽창에 의한 미스랜딩도 증대한다. 패널의 유효면을 평탄화한 칼라 수상관의 미스랜딩을 새도우마스크의 형상에 의해 보정하는 것이 일본국 특허 공개공보 소59-163737호 공보, 일본국 특허 공개공보 소61-163539호 공보, 일본국 특허 공개공보 소61-8842, 공보등에 개시되어 있다. 그러나 유효면이 평탄한 패널에 대하여 새도우마스크의 형상을 바꾸는 것만으로는 충분히 보정할 수 없다. 이에 대하여 일본국 특허 공개공보 소64-17360호 공보,일본국 특허 공개공보 평1-154443호 공보 등에는 새도우마스크와 함께 패널 유효면의 형상을 바꾸어 보정하는 것이 나타내어져 있다. 그러나 이와같은 보정을 하더라도 최근 개발되고 있는 패널외면에서의 화상이 자연스럽게 보이는 대략 구면으로 이루어지는 패널을 갖는 칼라 수상관에 대해서는 충분한 보정이 얻어지지 않는다. 또한 이 패널의 유효면을 평탄화한 칼라 수상관에 대해서는 새도우마스크의 열팽창에 의한 미스랜딩 외에 다음과 같은 문제가 있다. 즉 패널유효면을 평탄화한 칼라 수상관 새도우마스크의 마스크 본체는 저탄소강 도는 인버(invar)등 열 팽창률이 낮은 얇은 판재에 통상의 칼라 수상관의 새도우마스크의 마스크 본체와 똑같이 포토에칭법으로 전자빔 통과구멍을 형성하고 이 전자빔 통과구멍이 형성된 판재를 프레스성형가공에 의해 소정의 곡면으로 성형함으로써 제작된다. 이 경우 비교적 곡률반경이 작은 곡면으로 이루어지는 통상의 칼라 수상관의 마스크 본체의 경우는 마스크 본체 전체를 충분히 소성 변형시켜서 기계적 강도가 높아지도록 할 수 있는데 평탄한 새도우마스크에서는 프레스성형의 가공량이 적고 충분히 소성변형되지 않기 때문에 국부적으로 강도가 낮은 부분이 생긴다. 특히 직사각형의 새도우마스크에서는 코너부로부터 떨어진 긴 변, 짧은 변의 중앙부 부근, 즉 마스크 본체의 긴 축단 및 짧은 축단 근처가 약해진다. 이중 긴축단부에 대해서는 일본국 특허 출원 평5-25885호 명세서 등에 나타낸 바와 같이 이미 대책이 이루어져 있다. 그러나 짧은 축단부에 대해서는 아직 대책이 이루어져 있지 않고 새도우마스크에 충격이나 진동이 가해진 경우에 변형되거나, 또는 공진하여 색 어긋남이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은 종래의 비교적 곡률이 큰 새도우마스크는 물론 곡률이 작은 평탄화된 새도우마스크에 대해서도 전자빔의 충돌에 의한 열팽창의 결과 발생하는 미스랜딩을 방지하는 동시에 충격과 진동이 가해져도 변형과 공진을 일으키기 어려운 칼라 수상관을 제공하는 것에 있다. 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관련되는 칼라 수상관은 내면이 곡면으로 이루이지는 거의 직사각형의 패놀과, 상기 패널의 내면에 형성된 형광체 스크린과, 다수의 전자빔 투과구멍이 형성되어 있는 동시에 상기 형광체 스크린에 대향하여 거의 직사각형의 곡면으로 이루어지는 마스크 본체를 구비하고 있다. 상기 마스크 본체는 관축이 지나는 중심과, 이 중심을 지나며 관축에 직교한 수평축과,상기 관축 및 수평축과 직교하여 연장되는 수직축을 갖고, 이 마스크 본체는 상기 수직축 근처의 영역에 있어서, 수직축 방향의 곡률반경이 마스크 본체의 중심부보다도 수직축 방향 단부 근처에서 작고, 상기 중심과 상기 수평축 방향의 가장자리의 대략 중간의 영역에 있어서, 수직축 방향의 곡률반경이 수평축 근처보다도 수직축 방향 단부에서 커지도록 형성되어 있다. 상기와 같이 구성된 칼라 수상관에 다르면 마스크 본체를 수직축 근처의 영역에 있어서, 수직방향의 곡률반경을 마스크 본체의 중심부보다도 긴 변 근처, 즉 수직축 방향 단부 근처에서 커지도록 형성함으로써 마스크 본체의 긴 변부 근처의 기계적 강도를 높일 수 있다. 마스크 본체를 그 중심과 상기 수평축 방향의 가장자리와의 대략 중간의 영역에 있어서, 수직축 방향의 곡률반경이 수평축 근처보다도 수직축 방향부에서 커지도록 형성함으로써 마스크 본체의 국부적인 열팽창을 억제하여 경감할 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관련되는 칼라 수상관에 대하여 상세히 설명한다. 제1도 및 제2도에 나타내는 바와 같이 칼라 수상관은 곡면으로 이루어지는 직사각형상의 유효영역(20)과 유효영역의 주변부에 형성된 스커트부(21)를 갖는 패널(22)과, 이 패널(22)의 스커트부(21)에 일체로 접합된 깔때기 모양의 퍼넬(23)로 이루어지는 외관용기(40)를 구비하고 있다. 유효영역(20)의 곡면 안쪽에는 청, 녹, 적으로 발광하는 스트라이프상의 3색 형광체층(15R, 15G, 15B)을 소정의 배열로 형성하여 이루어지는 형광체 스크린(24)이 형성되어 있다. 외관용기(40)내에는 형상체 스크린(24)에 대향하여 새도우마스크(25)가 장착되어 있다. 새도우마스크(25)는 형광체 스크린(24)과 대향한 실질적으로 직사각형의 유효면 및 유효면의 주변부에 형성된 스커트부를 갖는 마스크 본체(26)와, 스커트부에 부착된 단면 L자형의 마스크 프레임(27)을 구비하고 있다. 유효면은 곡면으로 이루어지고 다수의 전자빔 통과구멍(26a)이 형성되어 있다. 마스크 프레임(27)의 외측면에는 복수개의 탄성지지체(28)가 부착되고 새도우마스크(25)는 각 탄성지지체(28)에 설치된 구멍에 각각 패널(22)의 스커트부(21)의 내면에 설치된 복수개의 스터드(stud)핀(29)을 끼워 고정함으로써 패널(22)의 내측에 장착되어 있다. 한편 퍼넬(23)의 넥(30)내에 일렬배치한 3전자빔(32R, 32G, 32B)을 방출하는 전자총(32)이 설치되어 있다. 그리고 전자총(32)으로부터 방출되는 3전자빔(32R, 32G, 32B)을 퍼넬(23)의 외측에 장착된 편향요크(34)에서 발생하는 자계로 편향시키고 전자빔을 새도우마스크(25)로 선별하여 형광체 스크린(24)에 수평, 수직주사함으로써 패널(22)의 유효영역(20)에 칼라화상을 표시하는 구조로 형성되어 있다. 마스크 본체(26)의 유효면의 곡면은 유효면의 중심(0)을 지나서 연장되는 관축을 z축, 중심(0)을 지나서 z축과 직교하여 연장되는 수평축(긴 축)을 x축, 중심(0)을 지나서 z축 및 x축과 직교하여 연장되는 수직축(짧은 축)을 y축으로 하는 직교좌표를 이용한 경우 이하의 식으로 나타내어지는 비구면으로 형성되어 있다.

여기에서 A3i+j는 계수이며 Ao=0이다.

제3도는 상기 식에 의해 결정된 59cm(25인치)칼라수상관용의 새도우마스크의 마스크 본체(26)의 유효명의 각 부의 곡률반경을 나타내고, 도면에 있어서, 곡선(37a)은 수직축(Y)상에 있어서의 수직축 방향의 곡률반경을 나타내고, 곡선(37b)은 마스크 본체의 중심(새도우마스크의 중심과 일치)으로부터 수평축 X방향으로 12cm 떨어진 중간부의 수직단면에서의 수직축 방향의 곡률방경을 나타내고 있다. 제4도는 비교를 위해 종래의 새도우마스크의 곡변형상을 나타내고, 도면에 있어서, 곡선(38a)은 마스크 본체의 유효면의 수직축상에 있어서의 수직축 방향의 곡률반경을 나타내고, 곡선(38b)은 마스크 본체의 중심으로부터 수평축 방향으로 12cm 떨어진 중간부의 수직단면에서의 수직축 방향의 곡률방경을 나타내고 있다. 또한 제3, 4도에 있어서, 실선(39)은 유효면끝, 측 긴 변을 나타내고 있다. 이들 제3, 4도의 비교로부터 명백한 바와같이 종래의 새도우마스크는 수직축상에 있어서의 수직방향의 곡률반경 및 수직축으로부터 수평축 방향으로 12cm 떨어진 중간부에 있어서 수직단면에서의 수직축 방향의 곡률방경이 마스크 본체의 중심 또는 수평축으로부터 긴 변에 접근함에 따라서 단조롭게 감소하는 곡면으로 되어 있다. 이에 대하여 본 실시예에 관련되는 새도우마스크는 수직축상에 있어서의 수직축 방향의 곡률반경이 마스크 본체의 중심으로부터 긴 변을 따라서 단조롭게 감소하고 있으며 수직축으로부터 수평축방향으로 약 12cm 떨어진 중간부에 있어서의 수직단면에서의 수직축 방향의 곡률반경이 수평축으로부터 긴 변으로 접근함에 따라서 단조롭게 증가하는 곡면으로 되어 있다. 마스크 본체의 상기 중간부에 있어서, 수평축 근처의 수직축 방향의 곡률반경은 마스크 본체의 중심부에 있어서의 수직축 방향의 곡률반경보다도 작게 형성되어 있다. 마스크 본체의 유효면의 형상을 본 실시예와 같이 형성하면 수평축상의 중간부에 있어서의 수직축 방향의 곡률반경을 효율적으로 작게 할 수 있다. 그 결과 다음의 효과가 얻어진다. 즉, 패널의 유효면의 평탄화에 대응하여 유효면이 평탄화된 마스크 본체에서는 수평축상의 중간부에서 열팽창에 의한 미스랜딩이 크게 발생한다. 이 열팽창에 의한 미스랜딩을 억제하기 위해서는 이 수평축상의 중간부의 수직축 방향의 곡률 반경을 작게 하는 것이 효과적이며 이를 충분히 만족하도록 할 수 있다. 한편 수직축상에서는 마스크 본체의 중심부에서의 수직축 방향의 곡률반경에 대하여 긴 변 근처(수직축단 근처)의 수직축 방향의 곡률반경이 작아져 있기 때문에 마스크 본체의 프레스성형가공시에 이 긴 변 근처를 충분히 소성변형시켜서 수직축단 근처의 기계적 강도를 높게 할 수 있다. 따라서 상기와 같이 마스크 본체를 형성함으로써 종합적으로 열팽창에 의한 미스랜딩을 경감하는 동시에 충격과 진동에 대하여 변형과 공진을 일으키기 어려운 칼라수상관을 구성할 수 있다. 또한 수평축단 근처(짧은 변 근처)에 있어서의 수직단면에서의 수직축 방향의 곡률반경에 대해서는 수평축단 근처에서는 열팽창이 작고, 또 그 수직단면의 단부는 코너부가 되기 때문에 기계적 강도가 높아져 있다. 따라서 이 수평축단 근처(짧은 변 근처)에 있어서의 수직단면에서의 수직축 방향의 곡률반경에 대해서는 수평축으로부터 떨어짐에 따라서 증가하거나 감소하여도 좋다. 이상과 같이 본 발명에 따르면 실질적으로 직사각형상의 새도우마스크의 마스크 본체의 짧은축 방향의 곡률반경을 짧은 축 근처에 대하여 긴 변부 근처를 크게 형성함으로써 새도우마스크와 패널의 곡면형상을 큰 폭으로 변경하는 일 없이 그 곡면형상을 부분적으로 변경하는 것만으로 전자빔의 충돌에 의해 발생하는 새도우마스크의 국부적인 열팽창을 억제하여 랜딩 어긋남을 경감할 수 있다. 또 새도우마스크의 기계적 강도를 크게 하여 충격에 의한 변형과 진동의 공진을 효과적으로 줄일 수 있고, 특히 유효면이 평탄화된 패널 및 새도우마스크를 갖는 칼라수상관에 적용하여 커다란 효과가 얻어진다. 한편 상기 중간부란 제2도에 있어서, 마스크 본체의 중심(0)과 수평축단과의 거리를 A로 한 경우 중심(0)으로부터 수평축단을 향하여 약 0.4A∼0.9A 떨어진 영역을 말한다. 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 일 없이 본 발명의 범위내에서 여러 가지로 변형 가능하다. 예를 들면 상기 실시예에서는 새도우마스크의 마스크 본체의 유효면의 곡면형상에 대하여 설명했지만 일반적으로 마스크 본체의 유효면의 곡면형상은 패널의 유효영역의 내면형상을 기초로 하여 이것에 패널내면과 마스크 본체와의 간격을 가미하여 설정된다. 따라서 상기 실시예에 나타낸 마스크 본체의 유효면의 곡면형상은 패널의 유효영역의 내면형상에도 적용할 수 있다.

Claims (1)

1. 내면이 곡면으로 이루어지는 실질적으로 직사각형 형상의 패널과, 상기 패널의 내면에 형성된 형광체 스크린과, 다수의 전자빔 통과구멍이 형성되어 있는 동시에 상기 형광체 스크린에 대향하여 실질적으로 직사각형 형상의 곡면으로 이루어지는 마스크 본체와, 마스크 본체의 주변부에 부착된 마스크 프레임을 갖는 새도우마스크를 구비하고, 상기 마스크 본체는 관축이 지나는 중심과, 이 중심을 지나서 관측에 직교한 수평축과, 상기 관축 및 수평축과 직교하여 연장되는 수직축을 갖고, 상기 마스크 본체는 상기 수직축 근처의 영역에서 수직축 방향의 곡률반경이 마스크 본체의 중심부 보다도 수직축 방향단부 근처에서 작고, 상기 중심과 상기 수평축 방향의 단부와의 사이의 중간 영역에서 수직축 방향의 곡률반경이 수평축 근처보다도 수직축 방향단부에서 커지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칼라수상관 제1항에 있어서, 상기 마스크 본체의 상기 중간부에 있어서, 수평축 근처의 수직축 방향의 곡률반경은 마스크 본체의 중심부에 있어서의 수직축 방향의 곡률반경 보다도 작은 것을 특징으로 하는 칼라 수상관.