KR100357169B1

KR100357169B1 - 칼라 음극선관

Info

Publication number: KR100357169B1
Application number: KR1020000000412A
Authority: KR
Inventors: 김용근
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-01-06
Filing date: 2000-01-06
Publication date: 2002-10-19
Also published as: CN1169185C; US6593685B2; EP1115138A2; EP1115138A3; JP2001216921A; US20010007407A1; KR20010068476A; CN1304164A

Abstract

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것이다. 본 발명은 음극선관의 전면에 장착되는 패널과, 상기 패널 후방에 이격되게 장착되어 상기 편향된 전자빔의 색선별 기능을 하는 섀도우 마스크를 포함하는 칼라 음극선관에 있어서, 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크중 적어도 하나가 소정 비율 범위 내에서 곡률 반경이 연속적으로 변화되는 곡률 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관을 제공한다. 상기 본 발명에 의해 섀도우 마스크의 강도 및 하울링 특성이 향상된다.

Description

칼라 음극선관{COLOR CATHODE RAY TUBE}

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패널 내면과 섀도우 마스크중 적어도 하나의 곡률 반경이 소정 비율 범위내에서 연속적으로 변화하는 칼라 음극선관에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관은 예를 들어, 텔레비젼 수상기 또는 컴퓨터 모니터와 같은 영상 표시 장치에서 화상이 구현되는 주요 구성부이며, 도 1은 이와 같은 칼라 음극선관을 일부 단면을 포함하여 나타낸 측면도이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 음극선관의 전면에 장착되는 패널(1)의 내면에는 적색, 녹색, 청색의 형광체가 도포되어 이루어진 형광막(2)이 형성되고, 상기 패널(1)의 후방에는 펀넬(3)이 프릿 글라스에 의해 융착되며, 상기 펀넬의 네크부(3a) 내부에는 전자총(4)이 제공된다.

상기 패널(1)의 내면에는 도포된 형광막(2)의 근접 위치에 전자총(4)에서 발사된 전자빔(5)의 색선별 작용을 하는 섀도우마스크(6)가 프레임(7)에 고정된 상태로 설치된다. 상기 프레임(7)은 이에 고정된 지지 스프링(8)에 의해 패널(1)의 측벽에 고정된 스터드 핀(9)에 끼워지고 이에 의해 상기 패널(1) 측벽에 매달리어 고정된다. 또한, 상기 프레임(7)의 일측면에는 형광막(2)측으로 이동하는 전자빔(5)을 외부의 지자계로부터 보호하기 위한 인너 쉴드(10)가 고정 스프링(11)에 의해 결합된다.

한편, 네크부(3a)의 외주면에는 전자빔(5)이 정확히 소정의 형광체를 타격하도록 그 진행궤도를 수정하여 주는 다수개의 극을 갖는 마그네트(13)가 부착되고, 음극선관의 외주면에는 음극선관의 동작시 외부 충격에 의한 파손을 방지하기 위한 보강밴드(12)가 감긴다.

상기 음극선관의 기본적 구조내에서, 상기 섀도우마스크(6)는 소정의 곡률을 갖도록 성형되고 상기 패널(1)에 대해 일정 간격을 가지도록 배치되어 패널과 함께 패널 어셈블리를 형성한다. 이에 의해 전자총(4)에서 방사된 3개 전자빔(5)은 섀도우 마스크(6)를 통해 패널(1)의 내면에 형성된 형광체를 정확히 타격 가능하게되어 화상을 재현한다.

따라서 화상을 구현하기 위해서 상기 섀도우 마스크(6)는 정확한 곡률 설계를 필요로 하며, 이러한 곡률 설계 조건으로 패널 내면 곡률과 그루핑율이 고려된다.

도 2는 패널 어셈블리의 횡단면도로서, 이를 참조하여 상기 패널 내면 곡률과 그루핑율을 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.

패널(1)의 내면 곡률 반경을 Rp, 섀도우 마스크(6)의 곡률 반경을 Rm이라 할 때, 기본적으로 섀도우 마스크(6)의 곡률 반경(Rm)은 화상 구현을 위해 패널(1) 내면 곡률 반경(Rp)에 대해 일정 비율을 갖도록 설정된다. 이에 따라 패널(1)의 내면 곡률 반경(Rp)이 주어지면 섀도우 마스크(6)의 곡률 반경(Rm)은 패널 내면 곡률 반경(Rp)에 의존하는 관계를 갖는다.

이와 같은 패널 내면 곡률에 대한 일차적 의존성과 더불어, 섀도우 마스크(6)는 화상의 색순도를 결정하는 그루핑율(grouping rate : G/R)을 고려하여 설계되며, 전자빔의 배열(간격)인 G/R(Grouping Rate)은 다음과 같은 식으로 표현될 수 있다.

여기서, S : 편향중심에서 전자빔 중심간의 거리

Q : 섀도우마스크의 슬롯으로부터 패널 내면까지의 거리

Ph : 섀도우마스크 슬롯 중심간 거리

L : 전자빔 편향중심에서 패널 내면까지의 거리

상기 전자빔 배열(G/R)은 일반적인 칼라 음극선관에서 섀도우 마스크(6) 전 유효면에 걸쳐, 소정의 형광체에 전자빔이 정확하게 타격되어 색 순도를 높일 수 있도록, G/R=1.000로 설정된다.

이와 같이 섀도우 마스크(6)의 곡률 및 곡률 반경(Rm)은 통상적으로 설정된 패널(1) 내면 곡률에 기본적으로 종속되도록 설계되며, 또한 색순도를 확보하기 위해 일정 전자빔 배열(G/R=1.00)이 유지되도록 설계된다.

한편, 최근 평면 이미지 구현을 위해 패널(1) 외면이 평면화된 반면 제작상의 한계로 인해 패널의 중심 두께와 코너의 두께비인 웨지(wedge)율이 일정범위로 한정되므로 패널 내면의 곡률 반경(Rp)이 증가되었다.

따라서, 전술한 바와 같이 상기 섀도우마스크(6)의 곡률 및 곡률 반경(Rm)이 패널(1) 내면의 곡률구조에 종속되어 있으므로, 큰 곡률 반경을 갖는 섀도우 마스크(6)가 설계된다.

이와 같은 섀도우 마스크(6)는 섀도우 마스크(6)의 강도가 약해져 공정간 섀도우 마스크(6)의 취급시 외부의 물리적인 힘에 의해 쉽게 변형되거나, 음극선관의 동작시 충격 또는 스피커음에 의해 하울링(howling) 현상이 발생되는 문제점이 발생되었다.

여기서 상기 하울링 현상은 상기 섀도우 마스크의 진동 특성에 의해 발생되며, 구체적으로 외부의 음파 혹은 진동이 최종적으로 섀도우 마스크(6)에 전달되어 화면의 떨림 현상이 발생하는 것이다. 이러한 하울링 현상에 의하여 색 재현성이 불량해지므로, 구현되는 화면내에서 화면색이 부분적으로 변화된다. 특히 종래 패널 구조에서의 섀도우 마스크와 비교시 상기 외면 평면 패널의 섀도우 마스크에서 하울링 특성의 저하가 강도 저하에 비해 더 심하게 나타난다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 방법들이 사용되었으며, 이들을 정리하면 다음과 같다.

첫째, 상기 프레임(7)을 지지하는 스프링(11)의 형상을 변경하거나 상기 프레임(7)에 굴곡을 형성하여 프레임(7) 자체의 강성을 높이는 방법등이 사용되었다. 그러나 실제로 하울링 현상에 가장 민감하고 직접적인 영향을 받는 섀도우 마스크(6) 자체가 개선되는 것이 아니기 때문에 근본적인 해결 방법이 되지 못했다. 또한 상기 스프링(11) 및 프레임(7)의 형상 개선이 상기 외면 평면 음극선관에서는 유효한 것이 아니였다.

둘째, 도 3에 도시된 바와 같이 섀도우 마스크(6)의 유효면 내에 전체 곡률과는 다른 곡률 구조를 갖는 비드(14)를 적용하는 방법이 사용되었다. 그러나 이 경우 상기 비드(14)가 유효면 내에 형성되므로 음극선관 생산 공정 중 패널(1) 내부에 형광체를 입히는 과정에서 어려움이 발생하고, 국부적으로 형광면이 불균일하게 형성되는 문제점이 발생하였다. 이에 따라, 화면에 상기 불균일한 형광면이 반영되어 시각적으로 불편함을 줄뿐만 아니라 화면의 왜곡이 발생하는 문제가 있었다.

또한 이러한 유효면 내의 비드(14)는 섀도우 마스크(6)의 강도를 상대적으로 향상시키는 반면 하울링 특성의 향상에는 한계를 보였다.

셋째, 도 4에 도시된 바와 같이, 섀도우 마스크(6)에 인장력을 가하여 프레임(7)에 고정시킨 후에 상기 섀도우 마스크(6) 위에 약간의 인장력을 가한 댐퍼 와이어(Damper Wire)(15)를 적용하는 방법을 사용하였다. 그러나 상술된 방법에 있어서, 상기 프레임(7)에 인장된 섀도우 마스크(6)를 고정할 때, 변형이 방지되어야 하고, 상기 인장된 섀도우 마스크(6) 전체에 고른 압력을 가할 수 있도록 댐퍼 와이어(15)가 설치되어야 하는 어려움이 발생하였다. 따라서 생산 공정이 복잡해질 뿐만 아니라 그 생산 비용도 상승되었다.

또한, 상기 비드(14)를 적용하는 방법과 마찬가지로 상기 댐퍼 와이어(15)를 사용하는 방법도 섀도우 마스크(6)의 강도적인 측면에서는 유리하지만, 진동 감쇄 효과에는 일정 한계를 나타내었다.

이상에서와 같이 별도의 구조들이 사용된 종래의 방법들이 상기 문제점들을 해결하지 못하므로, 이를 위해 상기 패널 또는 섀도우 마스크 자체를 개선시키는 방법이 필요하게 되었다. 즉, 섀도우 마스크 곡률을 결정하는 상기 패널 내면의 곡율을 개선하거나 이와는 별도로 섀도우 마스크 자체의 곡률을 설계하는 방법이 필요하게 되었다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하울링 특성이 향상되어 음극선관이 작동하는 동안 충격 및 스피커 음에 의한 색 재현성의 저하가 방지되는 칼라 음극선관을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 구조 강도가 향상되어 외력에 의한 변형이 방지되는 칼라 음극선관을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 일부 단면을 포함하여 나타낸 측면도이다.

도 2는 음극선관 구성 요소의 내부 배치 구조를 나타낸 부분 단면도이다.

도 3은 비드(Bead)부를 이용한 종래의 하울링 방지 구조를 나타낸 사시도이다.

도 4는 인장된 섀도우 마스크에 댐퍼 와이어를 적용한 종래의 하울링 방지 구조를 나타낸 사시도이다.

도 5는 패널 내면 및 섀도우 마스크의 곡률 구조를 나타낸 개략도이다.

도 6은 패널 내면 및 섀도우 마스크 유효면 끝단까지의 거리에 대한 본 발명에 따른 곡률 반경 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.

도 7은 본 발명의 비교예에서 대각축(D축)의 곡률 반경 변화를 도시한 그래프이다.

도 8a,도 8b는 본 발명의 비교예에서 섀도우 마스크를 유한 요소 해석한 결과이다.

도 9는 본 발명의 비교예의 패널 내면 및 섀도우 마스크 각 축의 유효면 끝단까지의 거리에 대한 곡률 반경 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.

도 10a,도 10b은 곡률 반경 변화 및 중심부 높이값에 대해 본 발명과 비교예사이의 차이를 도시한 그래프이다.

도 11a,도 11b는 압력에 대한 본 발명에 따른 섀도우 마스크와 구형 섀도우 마스크의 구조 해석 결과이다.

도 12a,도 12b는 고유 진동 모드에 대한 본 발명에 따른 섀도우 마스크와 구형 섀도우 마스크의 구조 해석 결과이다.

도 13a,도 13b은 고유 진동 모드에 대한 본 발명에 따른 섀도우 마스크와 구형 섀도우 마스크의 구조 해석 결과이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

1 : 패널 3 : 펀넬

6 : 섀도우 마스크 14 : 비드

15 : 댐퍼 와이어

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 음극선관의 전면에 장착되는 패널과, 상기 패널 후방에 이격되게 장착되어 전자빔의 색선별 기능을 하는 섀도우 마스크를 포함하는 칼라 음극선관에 있어서, 상기 패널 내면과 섀도우 마스크중 적어도 하나가 소정 비율 범위 내에서 곡률 반경이 연속적으로 변화되는 곡률 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관을 제공한다.

여기서 상기 패널 내면의 곡률 반경의 변화는 Rp₀가 상기 패널 내면 중심에서의 곡률 반경, Rpi가 상기 패널 내면상 임의 위치에서의 곡률 반경, Rpn은 상기 패널 내면 유효면 끝단에서의 곡률 반경, Lpi가 상기 패널 내면의 중심에서부터 상기 패널 내면의 임의 위치까지 거리, Lpn이 상기 패널의 중심에서부터 유효면 끝단까지 거리일 때,(i=1,---,n),(i≠n 또는 0, i=n이면 Rpi=Rpn, i=0이면 Rpi=Rp₀) 인 관계를 만족하며, 상기 섀도우 마스크의 곡률 반경의 변화는 Rm₀가 상기 섀도우 마스크 중심에서의 곡률 반경, Rmi가 상기 섀도우 마스크상 임의 위치에서의 곡률 반경, Rmn은 상기 섀도우 마스크 유효면 끝단에서의 곡률 반경, Lmi가 상기 섀도우 마스크의 중심에서부터 상기 섀도우 마스크상의 임의 위치까지의 거리, Lmn이 상기 섀도우 마스크 중심에서부터 유효면 끝단까지 거리일 때,(i=1,---,n),(i≠n 또는 0, i=n이면 Rmi=Rmn,i=0이면 Rmi=Rm₀)인 관계를 만족한다.

그리고, 상기 곡률 구조에서 패널 내면 및 섀도우 마스크의 곡률 반경은 임의 거리(Lpi, Lmi)에 종속되는 비례 함수(,)를 적용하여 각각,로 표현될 수 있으며, 상기 비례 함수 (,)는 상기 거리(Lpi, Lmi)에 비례하는 변수(,)에 대한 연속 함수이므로, 각각(),()로 표현될 수 있다.

또한 상기 곡률 구조는 유효면 내부의 하울링 특성 향상을 위해 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크 중심에서 유효면 끝단까지 거리의 80%에 해당하는 지점(,)까지 형성되는 것이 바람직하다.

더불어 상기 80% 지점(,)에서, 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크의 비례 함수(,)값은 각각 0.75∼0.97 및 0.65∼0.97사이의 범위에 포함되는 것이 바람직하며, 상기 비례 함수(,)값의 범위에 따라 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크의 비례 상수(,)값이 각각및인 범위내에 포함되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 곡률 구조는 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크의 장축(X축), 단축(Y축), 대각축(D축) 모두에서 성립하는 것이 바람직하며, 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크의 장축(X축), 단축(Y축) 및 대각축(D축)사이에 포함되는 모든 임의 방향에서 성립하는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같은 곡률 구조는 본 발명에 따른 칼라 음극선관의 패널 내면에 적용 가능하며, 이와는 별도로 섀도우 마스크에도 독립적으로 적용 가능하다. 또한 상기 곡률 구조는 패널 내면 및 섀도우 마스크에 동시에 적용 가능하다.

상기된 본 발명에 의해 새도우 마스크의 강도 및 하울링 특성이 향상되어, 섀도우 마스크의 변형이 최소화되고 색 재현성이 저하되는 현상이 방지된다.

이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 5는 패널 내면 및 섀도우 마스크의 곡률 구조를 나타낸 개략도이며, 이를 참조하여 본 발명의 패널 내면 및 섀도우 마스크의 기본적 곡률 구조는 다음과 같이 설명될 수 있다.

먼저 도 5에 도시된 바와 같이 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크의 기하학적 구조는 이차원 평면상에서 3개의 좌표축, 즉 장축(X축), 단축(Y축), 대각축(D축)을 기준으로 표현될 수 있다. 여기서 상기 대각축(D축)은 기준 좌표축(X축, Y축)과는 달리 패널 내면 및 섀도우 마스크의 곡률 변화를 살펴보기 위해 임의로 설정된 좌표축이다.

또한, Rp₀, Rm₀는 각각 패널 내면 및 섀도우 마스크 중심에서의 곡률 반경이고, Rpi, Rmi는 패널 내면 및 섀도우 마스크 표면상 임의 위치에서의 곡률 반경이며, Rpn, Rmn은 패널 내면 및 섀도우 마스크 유효면 끝단에서의 곡률 반경이다. 여기서 상기 Rp₀, Rpi, Rpn, Rm₀, Rmi, Rmn는 이에 상당하는 패널 내면 및 섀도우 마스크 일정 지점의 곡률에 종속된다.

이와 같은 기본적 곡률 구조를 갖는 본 발명에 따른 칼라 음극선관은 종래와는 달리 별도의 강도 보강 및 하울링 방지 구조를 사용하지 않는다.

이를 대신하여 강도 및 하울링 특성이 향상된 섀도우 마스크를 갖기 위해, 내면에 소정 비율 범위내에서 곡률 반경의 변화가 연속적으로 이루어지는 곡률 구조가 적용된 패널이 사용된다. 또한 본 발명에 따른 칼라 음극선관에는 상기 곡률 구조를 자체적으로 갖는 섀도우 마스크가 상기 패널과는 별도로 사용될 수 있다. 다른 한편, 상기 곡률 구조를 갖는 패널 내면과 섀도우 마스크가 함께 사용되는 것도 가능하다.

도 6은 패널 내면 및 섀도우 마스크 곡률 중심에서부터 각 축의 유효면 끝단까지 거리 변화에 대한 본 발명에 따른 곡률 반경의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다. 이를 참조하여 본 발명에 따른 곡률 구조의 구현 원리를 설명하면 다음과 같다.

먼저 패널 내면을 고려할 때, 본 발명에 따른 곡률 구조는 패널 내면 곡률 중심에서 임의 지점까지의 거리를 Lpi, 패널 내면 곡률 중심에서 유효면 끝단까지의 거리를 Lpn이라 할 때, 다음의 식으로 표현될 수 있다. 즉,

(i=1,---,n) 일 때,

(i≠n 또는 0, i=n이면 Rpi=Rpn, i=0이면 Rpi=Rp₀) 인 관계가 만족되도록 설계된다.

상기 관계식에 의한 패널 내면의 곡률 구조는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 패널의 곡률 반경이 상기 거리(Lpi)의 증가에 따라로 표시된 단조 감소 함수로 표현된 곡률 반경 보다 큰 곡률 반경을 갖되 소정 비율 범위내에서 점차적으로 감소되는 것으로 나타난다.

또한 이 때 상기 본 발명에 따른 패널 내면 곡률 반경이 상술된 바와 같이 소정 비율로 감소하므로 감소 비율을 나타내는 비례 상수()를 사용하여 다음의 비례식으로 나타낼 수 있다.

여기서 상기 거리(Lpi)의 변화에 따라 패널 내면의 곡률 반경 변화가 이루어지므로 상기 비례 상수()는 거리(Lpi)에 대해 종속되는 함수로 정의 가능하다.

또한 상기 패널 내면의 곡률 반경 변화가 상기 거리(Lpi) 변화에 따라 연속적으로 감소하는 추세를 나타내므로 상기 비례 함수()는 소정의 변수()에 대한 cosine 함수로 나타낼 수 있다. 이와 함께 상술된 비례 함수()와 거리(Lpi)사이의 관계에 기초하여, 상기 변수() 또한 거리(Lpi)와 비례하는 관계를 가지므로 비례 상수()를 사용하여 표현될 수 있다.

, ( )

한편, 본 발명의 다른 형태인 섀도우 마스크의 곡률 구조는 패널 내면 곡률 중심에서 임의 지점까지의 거리를 Lmi, 패널 내면 곡률 중심에서 유효면 끝단까지의 거리를 Lmn이라 할 때, 다음의 식으로 표현될 수 있다. 즉,

(i=1,---,n) 일 때,

(i≠n 또는 0, i=n이면 Rmi=Rmn, i=0이면 Rmi=Rm₀) 인 관계가 만족되도록 설계된다.

상기 패널 내면 곡률과 마찬가지로 섀도우 마스크의 곡률구조는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 섀도우 마스크의 곡률 반경이 상기 거리 Lmi의 증가에 따라로 표시된 단조 감소 함수로 표현된 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖되 소정 비율 범위내에서 점차적으로 감소되는 것으로 나타난다.

이하 섀도우 마스크에 관한 식들의 유도과정은 상기 패널 내면에 관한 식들의 유도 과정과 동일하므로 생략되며, 이들의 결과식만을 나열하면 다음과 같다.

, ( )

상기 식들이 만족되는 패널 내면 및 섀도우 마스크의 곡률 구조에 있어서, 화면에 대한 영향이 적은 화면 끝단이 화면 유효면 내부보다 상대적으로 평탄화되는 것이 화면 유효면 내부의 하울링 현상 방지에 유효하다. 이를 위하여 상기 곡률 구조가 패널 내면 및 섀도우 마스크 중심에서 각각 유효면 끝단까지의 거리의 80%에 해당하는 지점(,)까지 만족되도록 설정되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 비례 함수(,)값이 1이 되는 경우는 패널 내면 및 섀도우마스크가 완전한 구형 구조를 이루게 되며, 패널의 비례 함수()값이 0.75 또는 섀도우 마스크의 비례 함수()값이 0.65보다 작은 경우는 주변부의 곡률이 급격하게 변화하게 되어 패널 내면 및 섀도우 마스크 전체의 높이가 동일할 경우 중앙부 곡률 반경이 커지게 된다. 따라서 패널 내면의 경우 상기 80% 지점()에서의 비례 함수()값이 0.75∼0.97 범위내에 포함되는 것이 바람직하며, 섀도우 마스크의 경우 상기 80% 지점()에서의 비례 함수()값이 0.65∼0.97 범위내에 포함되도록 설정되는 것이 바람직하다.

여기서 상기 설정된 80%지점(,)에서의 비례 함수(,)값의 범위에 따라 상기 [수학식 5] 및 [수학식 10]에 표현된 상기 비례 상수(,)값은 바람직하게는 각각 다음의 범위를 갖는다.

또한 강도 특성 및 하울링 특성의 향상을 위해 본 발명에서의 패널 내면 및 섀도우 마스크 각각의 곡률 구조는 상술된 조건식을 만족하면서 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크의 장축(X축), 단축(Y축), 대각축(D축) 모두에서 성립하도록 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크 각각의 곡률 구조가 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크의 장축(X축), 단축(Y축) 및 대각축(D축)사이에포함되는 모든 임의 방향에서 성립하도록 설정되는 것이 더욱 바람직하다.

한편 본 발명의 더욱 상세한 이해를 위해 본 발명과 대치되는 비교예들을 들어 설명하면 다음과 같다.

먼저,인 곡률 구조가 적용된 경우에 대해, 대각축(D축)의 곡률 반경 변화가 도 7에 도시되고 이러한 곡률 구조를 갖는 섀도우 마스크를 유한 요소 해석한 결과가 도 8에 도시된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 만일 패널 내면에인 영역이 포함되면 상기 영역은 주변 영역에 대하여 상대적으로 평탄화되므로 섀도우 마스크의 곡률 구조에서도인 영역이 나타나게 된다. 이에 따라 섀도우 마스크의 상기 영역은 강도가 약화될 뿐만 아니라 진동에도 취약한 특성을 갖게 된다.

이러한 결과는 상기인 영역이 포함되도록 모델링된 섀도우 마스크를 유한 요소 해석함으로서 확인될 수 있으며, 도 8a는 섀도우 마스크의 표면 전체에 압력을 가했을 경우 섀도우 마스크의 변형 정도를 해석한 것이다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 상기의 평탄화 영역에서의 변형이 주변부에 대해 상대적으로 심하게 나타나므로 상기 영역의 구조 강도가 상대적으로 저하되어 있음을 알 수 있다.

마찬가지로 도 8b는 상기 섀도우 마스크의 고유진동모드를 해석한 것으로 상기 평탄화 영역에서 고유 진동이 발생함을 알 수 있다. 따라서 외부에서 진동이 전달될 때 섀도우 마스크를 통과하는 전자빔의 경로가 움직이게 되어 화면의 음영을주기적으로 변화시키고, 이에 따라 화면이 떨리는 하울링 현상을 발생시켜 시각적인 불편함을 제공한다.

한편 다른 비교 예로서 상기 본 발명의[수학식 2],[수학식 7]와 상반되는 다음 [수학식 12]가 적용된 곡률 구조를 가정해 볼 수 있으며, 이러한 곡률 구조에 있어서 패널 내면 및 섀도우 마스크 각 축의 유효면 끝단까지의 거리에 대한 곡률 반경 변화가 도 9에 도시된다.

여기서 상기[수학식 12]가 적용된 곡률 구조는 섀도우 마스크의 열팽창 특성인 도밍(Doming)에는 유리하지만 패널 내면 및 섀도우 마스크의 곡률 반경의 감소가 중심부의 중심에서 급격히 이루어지게 된다.

이는 본 발명과 상기 비교예의 곡률 반경 변화를 비교함으로 확인될 수 있으며, 도 10a는 동일한 Q값 적용시 본 발명과 비교예 사이의 곡률 변화 차이를 도시한 그래프이다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 패널의 내면과 섀도우 마스크 사이의 거리인 Q값이 전자빔 그루핑율 특성상 동일하다고 할 때, 상기 비교예의 경우 패널 내면 및 섀도우 마스크 중심부에서 곡률이 증가하는 특성이 나타난다. 이는 또한 본 발명과 상기 비교예의 패널 내면 및 섀도우 마스크 중심부에서의 높이값을 비교한 도 10b에도 명확히 나타나고 있다.

즉, 동일한 Q값이 적용될 때, 상기 [수학식 12]에 따른 곡률이 적용된 섀도우 마스크는 중심부가 상대적으로 평탄화되어 구조 강도가 저하되므로, 충격을 받을 때 섀도우 마스크의 변형을 초래하거나 혹은 생산 공정상에 변형이 발생될 수도 있다.

따라서 상술된 비교예들에 비하여 본 발명에 따른 곡률 구조가 강도 저하 및 하울링 방지에 더 적합한 구조임을 알 수 있다.

더불어 본 발명의 유효성을 더욱 명확히 하기 위해 본 발명에 따른 섀도우 마스크와 거의 구형에 근사한 곡률을 갖는 섀도우 마스크를 구조 해석하여 비교하면 다음과 같다.

먼저 구형 섀도우 마스크 및 본 발명에 따른 섀도우 마스크에 대해 표면에 일정한 압력을 가했을 때의 변형량 해석 결과가 도 11a, 11b에 각각 도시되어 있다.

여기서 각각의 최대 변형량이 구형 섀도우 마스크인 도 8a에서 0.001031m이고 본 발명의 섀도우 마스크인 도 8b에서 0.001066m으로 나타나므로 구형 섀도우 마스크가 상대적으로 변형이 적음을 알 수 있다. 이는 구형이 구조적으로 수직한 방향의 하중에 대하여 더 나은 강성을 가지고 있기 때문인 것으로 해석 가능하다. 그러나, 상기 변형량의 차가 근소하므로, 본 발명의 섀도우 마스크는 상기 구조적으로 안정된 구형 섀도우 마스크에 근접한 강도를 갖는 것으로 볼 수 있다.

그리고, 도 12a, 12b, 13a, 13b는 섀도우 마스크의 고유진동 모드 해석 결과를 나타낸 것으로, 이에 의해 각각의 곡률 구조에서 외부의 입력 주파수에 대해 구조적으로 공진이 일어나는 주파수 및 이의 분포 형태가 파악될 수 있다. 여기서 도 12a, 12b는 1차 모드에서의 고유 진동 해석 결과이며, 도 13a, 13b는 총 10차의 모드 해석중에서 하울링에 가장 불리한 모드에 대한 해석 결과이다.

상기 압력에 대한 변형 해석 결과와는 다르게, 고유 진동 모드 해석에서 상기 구형 섀도우 마스크는 상대적으로 고유 진동수가 낮은 것으로 해석되어 오히려 하울링 특성에는 불리한 것으로 나타난다.

즉, 본 발명 섀도우 마스크인 도 12b, 13b에서 고유 진동수가 각각 125.438Hz, 132.258Hz인 반면 구형 섀도우 마스크인 12a, 13a에서는 각각 118.631Hz, 126.783Hz로 나타나 공진 대역이 훨씬 낮게 형성됨을 알 수 있다. 따라서 구형 섀도우 마스크에서는 훨씬 낮은 주파수 대역에서 하울링 현상이 나타나게된다.

또한 하울링의 발생 분포를 살펴보면, 도 13a에 도시된 바와 같이 구형 새도우 마스크에서는 하울링 특성이 치명적으로 저하되는 것이 나타나며, 하울링 발생 영역도 화상 품질을 저하시킬 수 있는 유효면내에 위치한다. 반면 본 발명의 섀도우 마스크에서는 도 12b, 13b에 도시된 바와 같이 모든 하울링 발생 영역이 유효면 끝단에 위치하므로 실제 화면상에서의 영향도 적게 나타난다.

이상에서와 같이 곡률 반경이 소정 비율 범위내에서 연속적으로 변화하는 패널 내면 또는 섀도우 마스크를 각각 따로 사용하거나 함께 사용함으로서 본 발명은 섀도우 마스크의 구조 강도 및 하울링 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서 외력이 가해지는 경우에도 섀도우 마스크가 변형되는 현상이 최소화되고 음극선관 작동도중 충격이나 스피커 음에 의한 색 재현성이 저하되는 현상이 방지된다.

상술된 본 명세서에서 단지 하나의 실시예가 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 그 취지와 범주에서 벗어남 없이 많은 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술된 상세한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위내에서 변경될 수도 있다.

상기 본 발명에 따른 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 상기 패널 내면 또는 섀도우 마스크의 곡률 반경이 연속적으로 감소하는 곡률 구조에 의해 섀도우 마스크의 하울링 특성이 향상된다. 따라서 섀도우 마스크의 색 재현도의 저하가 방지될 수 있는 효과가 있다.

둘째, 상기 곡률 구조가 적용되어 구조 강도가 향상되기 때문에 외부 하중에 의한 섀도우 마스크의 변형 현상이 최소화 될 수 있는 효과가 있다.

Claims

음극선관의 전면에 장착되는 패널과;

상기 패널 후방에 이격되게 장착되어 전자빔의 색선별 기능을 하는 섀도우 마스크를 포함하는 칼라 음극선관에 있어서,

상기 패널의 내면이 소정 비율 범위 내에서 곡률 반경이 연속적으로 변화되는 곡률 구조를 가지며, 상기 곡률 반경의 변화가:

Rp₀가 상기 패널 내면 중심에서의 곡률 반경;

Rpi가 상기 패널 내면상 임의 위치에서의 곡률 반경;

Rpn은 상기 패널 내면 유효면 끝단에서의 곡률 반경;

Lpi가 상기 패널 내면의 중심에서부터 상기 패널 내면의 임의 위치까지 거리; 그리고

Lpn이 상기 패널의 중심에서부터 유효면 끝단까지 거리일 때,

(i=1,---,n)

(i≠n 또는 0, i=n이면 Rpi=Rpn, i=0이면 Rpi=Rp₀)인 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 1 항에 있어서,

가 소정 변화 범위를 갖는 비례 상수일 때,

상기 패널 내면 곡률 구조가로 표현되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 2 항에 있어서,

상기 비례 상수()가 임의 거리(Lpi)에 종속되는 함수이고, 이에 따라 상기 패널 내면 곡률 구조가로 표현되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 3 항에 있어서,

상기 비례 함수()가 비례 상수()에 따라 상기 거리(Lpi)에 비례하는 변수()에 대한 연속 감소 함수이고, 이에 따라

, ()

로 표현되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 1 항에 있어서,

유효면 내부의 하울링 특성 향상을 위해, 상기 곡률 구조가 상기 패널 내면 중심에서 유효면 끝단까지 거리의 80%에 해당하는 지점()까지 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 5 항에 있어서,

상기 80%지점()에서의 비례 함수()값이 0.75∼0.97사이의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 6 항에 있어서,

상기 80%지점()에서의 비례 함수()값의 범위에 따라 상기 비례 상수()값이범위내에 포함되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 곡률 구조가 상기 패널 내면의 장축(X축), 단축(Y축), 대각축(D축) 모두에서 성립하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 8 항에 있어서,

상기 곡률 구조가 상기 패널 내면의 장축(X축), 단축(Y축) 및 대각축(D축)사이에 포함되는 모든 임의 방향에서 성립하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
음극선관의 전면에 장착되는 패널과;

상기 패널 후방에 이격되게 장착되어 전자빔의 색선별 기능을 하는 섀도우마스크를 포함하는 칼라 음극선관에 있어서,

상기 섀도우 마스크가 소정 비율 범위 내에서 곡률 반경이 연속적으로 변화되는 곡률 구조를 가지며, 상기 곡률 반경의 변화가:

Rm₀가 상기 섀도우 마스크 중심에서의 곡률 반경;

Rmi가 상기 섀도우 마스크상 임의 위치에서의 곡률 반경,

Rmn은 상기 섀도우 마스크 유효면 끝단에서의 곡률 반경;

Lmi가 상기 섀도우 마스크의 중심에서부터 상기 섀도우 마스크상의 임의 위치까지의 거리,

Lmn이 상기 섀도우 마스크 중심에서부터 유효면 끝단까지 거리일 때,

(i=1,---,n)

(i≠n 또는 0, i=n이면 Rmi=Rmn, i=0이면 Rmi=Rm₀)인 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 10 항에 있어서,

이 소정 변화 범위를 갖는 비례 상수일 때,

상기 섀도우 마스크 곡률 구조가로 표현되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 11 항에 있어서,

상기 비례 상수()가 임의 거리(Lmi)에 종속되는 함수이고, 이에 따라 상기 섀도우 마스크 곡률 구조가로 표현되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 12 항에 있어서,

상기 비례 함수()가 비례 상수()에 따라 상기 거리(Lmi)에 비례하는 변수()에 대한 연속 감소 함수이고, 이에 따라

, ()

로 표현되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 10 항에 있어서,

유효면 내부의 하울링 특성 향상을 위해, 상기 곡률 구조가 상기 섀도우 마스크 중심에서 유효면 끝단까지 거리의 80%에 해당하는 지점()까지 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 14 항에 있어서,

상기 80%지점()에서의 비례 함수()값이 0.65∼0.97사이의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 15 항에 있어서,

상기 80%지점()에서의 비례 함수()값의 범위에 따라 상기 비례 상수()값이범위내에 포함되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 10 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 곡률 구조가 상기 섀도우 마스크의 장축(X축), 단축(Y축), 대각축(D축) 모두에서 성립하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 17 항에 있어서,

상기 곡률 구조가 상기 섀도우 마스크의 장축(X축), 단축(Y축) 및 대각축(D축)사이에 포함되는 모든 임의 방향에서 성립하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
음극선관의 전면에 장착되는 패널과;

상기 패널 후방에 이격되게 장착되어 전자빔의 색선별 기능을 하는 섀도우 마스크를 포함하는 칼라 음극선관에 있어서,

상기 패널 내면 및 섀도우 마스크가 소정 비율 범위 내에서 곡률 반경이 연속적으로 변화되는 곡률 구조를 가지며, 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크의 곡률 반경의 변화가:

(i=1,---,n)

(i≠n 또는 0, i=n이면 Rpi=Rpn, i=0이면 Rpi=Rp₀)와;

(i=1,---,n)

(i≠n 또는 0, i=n이면 Rmi=Rmn, i=0이면 Rmi=Rm₀)인 관계를 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 19 항에 있어서,

,가 소정 변화 범위를 갖는 비례 상수일 때,

상기 패널 내면 및 섀도우 마스크의 곡률 구조가,로 표현되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 20 항에 있어서,

상기 비례 상수(,)가 임의 거리(Lpi, Lmi)에 종속되는 함수이고, 이에 따라 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크 곡률 구조가,로 표현되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 21 항에 있어서,

상기 비례 함수(,)가 비례 상수(,)에 따라 상기 거리(Lpi, Lmi)에 비례하는 변수(,)에 대한 연속 감수 함수이고, 이에 따라

, ()

와,

, ()

로 각각 표현되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 19 항에 있어서,

유효면 내부의 하울링 특성 향상을 위해, 상기 곡률 구조가 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크 중심에서 유효면 끝단까지 거리의 80%에 해당하는 지점(,)까지 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 23 항에 있어서,

상기 80% 지점(,)에서, 상기 패널 내면의 비례 함수()값이 0.75∼0.97사이의 범위에 포함되며 상기 섀도우 마스크의 비례 함수()값이 0.65∼0.97사이의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 24 항에 있어서,

상기 80% 지점(,)에서의 비례 함수(,)값의 범위에 따라 상기 패널 내면의 비례 상수()값이

인 범위내에 포함되며,

상기 섀도우 마스크의 비례상수()값이

인 범위내에 포함되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 19 항 내지 제 25 항에 있어서,

상기 곡률 구조가 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크의 장축(X축), 단축(Y축), 대각축(D축) 모두에서 성립하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제 26 항에 있어서,

상기 곡률 구조가 상기 패널 내면 및 섀도우 마스크의 장축(X축), 단축(Y축) 및 대각축(D축)사이에 포함되는 모든 임의 방향에서 성립하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.