KR100805148B1 - 외부 자기장에 의한 영향을 감소시키는 쉴드부재를 구비한음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자총으로부터 형광 스크린으로 주사된 전자빔이 지자기의 영향을 받아 미스랜딩 되는 것을 억제할 수 있는 쉴드부재가 구비된 음극선관에 관한 것이다.

이에 본 발명은, 형광 스크린이 형성되는 화면부와, 이 화면부의 둘레에 형성되는 측면을 갖는 패널과; 상기 패널에 연결 설치되고 외주 상에 편향 장치가 설치되는 펀넬과; 상기 펀넬에 연결 설치되고 내부에 상기 형광 스크린으로 주사되는 전자빔을 생성하는 전자총이 장착되는 네크와; 상기 패널 내측으로 장착되어 상기 전자빔을 색 선별하여 상기 형광 스크린의 해당 형광체에 도달되도록 하는 색 선별 장치; 및 상기 색 선별 장치에 연결 설치되면서 상기 네크를 향해 배치되고 상기 프레임의 둘레를 따라 배치되어 전자빔의 주사 궤도에 영향을 미치는 지자기를 차폐시키기 위한 쉴드부재를 포함하고, 상기 쉴드부재는 한 쌍의 장변부와 단변부의 결합체로 이루어지고, 상기 장변부에 상기 화면부의 폭방향(X방향)을 따라 긴 슬롯이 적어도 하나 이상 형성되고, 이 슬롯의 패널쪽 변에 상기 쉴드부재의 내측을 향해 늘어져 배치되는 플랩(flap)이 형성되는 음극선관을 제공한다.

음극선관, 지자기, 쉴드부재, 슬롯

Description

외부 자기장에 의한 영향을 감소시키는 쉴드부재를 구비한 음극선관{CATHODE RAY TUBE HAVING SHIELD MEMBER WHICH REDUCES EFFECT OF EXTERNAL MAGNETISM}

도 1은 본 발명에 따른 쉴드부재를 구비한 음극선관을 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 쉴드부재를 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ방향에서 본 단면도를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 쉴드부재를 도시한 정면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 음극선관에서 전자빔의 경로에 따른 공간 자기장의 분포를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명에 따른 쉴드부재의 슬롯 위치와 전자빔 이동량의 분포관계를 나타낸 그래프이다.

도 7은 종래의 쉴드부재를 도시한 정면도이다.

도 8은 종래의 쉴드부재를 도시한 정면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20: 패널 20a: 화면부

22: 형광 스크린 24: 펀넬

26: 네크 28: 편향장치

30: 전자총 31: 전자빔

32: 색선별 장치 33: 자기장

34: 마스크 36: 프레임

40: 쉴드 부재 40a: 장변부

40c: 슬롯 40d: 플랩

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자총으로부터 형광 스크린으로 주사된 전자빔이 지자기의 영향을 받아 미스랜딩 되는 것을 억제할 수 있도록 쉴드부재가 구비되는 음극선관에 관한 것이다.

화상 표시장치에 있어서 칼라 텔레비젼이나 컴퓨터의 모니터 등으로 널리 사용되는 음극선관은 알려진 바와 같이 전자총에서 생성된 전자빔을 R, G, B 형광체가 도포된 형광 스크린으로 주사시켜 소정의 화상을 구현하게 된다.

이 때, 상기 전자빔은 대략 직사각형의 형태를 갖는 형광 스크린의 중앙부는 물론 이의 주변부로도 주사되어 이 부위에 도포된 형광체를 발광시켜야 하므로, 상기 주변부로 주사될 때에는 편향 장치로부터 형성된 자계에 의해 편향됨으로써 원하는 형광체 위치에 도달하게 된다.

그런데, 상기한 전자빔의 주사과정에서 전자빔이 음극선관의 외부에서 작용하는 자계, 예를 들어 지자기 등의 영향을 받으면 최종적으로 도달되어야 할 형광체에 제대로 도달되지 않고 다른 형광체에 도달하게 되는 이른바 미스 랜딩 현상을 일으켜 음극선관의 색순도 특성을 저하시킨다.

상기한 전자빔의 미스랜딩 현상을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 먼저 전자총으로부터 주사되는 전자빔은 음극선관 내부에서 형광 스크린을 향해 진행하는 동안 로렌츠 힘(Lorentz Force)을 받아 그 경로가 변경된다. 가령, 상기 형광 스크린을 형성하는 형광체가 스트라이프 타입으로 이루어지는 음극선관에서 상기 형광 스크린의 수직방향(Y방향)에 대해 전자빔이 이동하는 경우 그 전자빔은 동일한 색의 형광체를 발광시키므로 색순도 문제가 발생하지 않지만, 상기 형광 스크린의 수평방향(X방향)에 대해 전자빔이 이동하는 경우 그 이동된 전자빔은 서로 다른 색의 형광체를 발광시키므로 색순도 문제를 초래한다.

상기에서 색순도 문제를 초래하는 로렌츠 힘의 수평방향(X방향) 성분(F_x)은 하기 수학식 1과 같다.

여기서, e는 전하량이고, v는 전자빔의 속도이고, B는 자속밀도이며, 아래첨자 x, y 및 z는 각각 X방향, Y방향 및 Z방향 성분을 나타내는 것이다.

또한, 음극선관에 영향을 주는 지자기 성분은 지면에 수직한 방향(Y방향)의 수직 분력과 지면에 수평한 방향의 수평 분력으로 나눌 수 있다. 이 가운데 지자기의 수평분력을 세분하면 음극선관의 관축과 나란한 방향(Z방향)으로 작용하는 이른바 남북방향(이하, N-S 방향이라 함) 수평 분력과 상기 관축에 대해 직각방향(X 방향)으로 작용하는 이른바 동서방향(이하, E-W 방향이라 함) 수평 분력으로 구분할 수 있다.

종래의 음극선관에서는 상기 지자기에 의해 전자빔이 영향을 받지 않도록 자기 쉴드부재인 인너쉴드를 섀도우 마스크와 마스크 프레임의 조립체에 장착하여 이를 음극선관 내측으로 장착하고 있으며, 특히 지자기의 수평 분력에 대한 전자빔의 미스랜딩 현상을 최소화하기 위하여 상기 인너쉴드의 단변부에 V자 형상의 노치를 형성하거나, 도 7 또는 도 8에서 보는 바와 같이 인너쉴드(60,64)의 장변부(60a,64a)에 전자빔의 주사방향과 나란하게 긴 단수 또는 복수 개의 슬롯(60b,64b)을 형성해 놓고 있다.

그러나, 이러한 형상의 슬롯을 가지는 인너쉴드(60,64)는 상기한 지자기의 E-W방향 수평분력에 의한 전자빔의 미스 랜딩량을 감소시키는 것을 주목적으로 하고 있는 바, N-S방향 수평분력에 의한 전자빔의 미스 랜딩량은 오히려 증가시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 그 목적은 지자기 등의 외부 자기장, 특히 관축방향(N-S 방향)의 수평분력에 의한 영향을 최소화하여 전자빔의 미스 랜딩량을 감소시킬 수 있는 쉴드부재를 구비한 음극선관을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 형광 스크린이 형성되는 화면부 와, 이 화면부의 둘레에 형성되는 측면을 갖는 패널과; 상기 패널에 연결 설치되고 외주 상에 편향 장치가 설치되는 펀넬과; 상기 펀넬에 연결 설치되고 내부에 상기 형광 스크린으로 주사되는 전자빔을 생성하는 전자총이 장착되는 네크와; 상기 패널 내측으로 장착되어 상기 전자빔을 색 선별하여 상기 형광 스크린의 해당 형광체에 도달되도록 하는 색 선별 장치; 및 상기 색 선별 장치에 연결 설치되면서 상기 네크를 향해 배치되어 전자빔의 주사 궤도에 영향을 미치는 지자기를 차폐시키기 위한 쉴드부재를 포함하고, 상기 쉴드부재는 한 쌍의 장변부와 단변부의 결합체로 이루어지고, 상기 장변부에 상기 화면부의 폭방향(X방향)을 따라 긴 슬롯이 적어도 하나 이상 형성되고, 이 슬롯의 패널쪽 변에 상기 쉴드부재의 내측을 향해 늘어져 배치되는 플랩(flap)이 형성되는 음극선관을 제공한다.

이러한 쉴드부재는 상기 슬롯과 플랩이 상기 마주보는 한 쌍의 장변부에 서로 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 음극선관의 관축방향(Z)에 대한 쉴드부재의 폭을 H, 상기 관축방향(Z)에 대한 쉴드부재의 패널쪽 변으로부터 상기 슬롯까지 거리를 h, 상기 관축방향(Z)의 수직한 방향에 대해 상기 슬롯이 형성되는 지점의 상기 쉴드부재 폭을 W, 상기 슬롯의 장변길이를 w라 할 때, 상기 쉴드부재는 다음의 식을 만족하여 형성하는 것이 바람직하다.

43 ≤(h/H)×100 ≤93 , 50 ≤(w/W)×100 ≤93

한편, 본 발명에 따른 음극선관에 있어, 상기 색선별 장치는 다수의 전자빔 통과공을 가지며 장축과 단축이 설정되는 형상으로 이루어지는 마스크; 및 상호 소 정의 간격을 두고 상기 마스크의 장축에 대응하여 배치되고 상기 장·단축 중 어느 일 방향으로 인장된 상기 마스크와 결합되는 한 쌍의 지지부재들과, 상기 마스크의 단축에 대응하여 배치되면서 상기 지지부재들의 양단에 걸쳐 고정되어 상기 마스크에 인가되는 장력을 유지하게 하는 한 쌍의 강성부재들로 이루어진 프레임을 포함하여 이루어질 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 쉴드부재를 구비한 음극선관을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 쉴드부재를 도시한 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 음극선관은 화면부(20a)의 내면에 형광 스크린(22)을 형성하고 상기 화면부(20a)의 둘레로 측면(20b)을 형성하는 패널(20), 이 패널(20)에 연결 설치되는 펀넬(24) 및 이 펀넬(24)에 연결 설치되는 네크(26)로 형성된 진공 튜브로 외관을 형성하며, 통상과 같이 상기 펀넬(24)의 외주 상에는 전자빔을 편향시키기 위한 편향장치(28)를 장착하고 상기 네크(26) 내부에는 전자빔을 생성하기 위한 전자총(30)을 장착한다.

또한, 상기 패널(20)의 내측으로는 상기 전자총(30)에서 주사된 다수(R,G,B)의 전자빔을 색 선별하기 위한 색선별 장치(32)를 장착하는 바, 본 실시예에서 상기 색선별 장치(32)에 포함되는 마스크(34)는 텐션 마스크 타입(Tension mask type)으로 이루어진다. 즉, 상기 마스크(34)는 복수의 전자빔 통과공을 가지면서 장축과 단축이 설정되는 대략 직사각형의 형상으로 이루어진다.

이러한 마스크(34)는 상기 장축 또는 단축 방향으로 소정의 텐션을 받아 인장되어 이를 지지하는 프레임(36)에 고정 설치되는데, 이 때 상기 프레임(36)은 상호 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 지지부재들(36a)과, 이 지지부재들(36a)의 양단에 상호 걸쳐 고정 결합되면서 상기 지지부재들(36a)과 함께 일종의 사각틀을 형성하는 강성부재들(36b)을 포함하여 이루어진다.

이와 같이 구성되는 상기 색선별 장치(32)는 상기 마스크(34)가 상기 형광 스크린(22)을 향하도록 상기 패널(20) 내측에 배치되어 후크와 스프링으로 이루어진 결합수단에 의해 실질적으로 상기 패널(20) 내측에 장착된다.

한편, 상기한 색선별 장치(32)에는 상기 네크(26)를 향한 방향으로 상기 프레임(36)의 둘레에 결합되고 상기 패널(20)과 네크(26) 사이의 공간에 배치되어 전자빔의 주사궤도에 영향을 미치는 지자기를 차폐시키기 위한 쉴드부재(40)가 연결 설치된다.

이러한 쉴드부재(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 마주보는 한 쌍의 장변부(40a)와 단변부(40b)의 결합체로 구성되는데, 여기서 상기 장변부(40a)에는 상기 화면부(20a)의 폭방향(X 방향)을 따라 배치되는 긴 슬롯(40c)이 형성되고, 이 슬롯(40c) 내로 상기 장변부(40a)의 일변, 가령 상기 패널쪽 변에 대략 상기 슬롯(40c)의 크기만큼의 면적을 갖는 플랩(40d)이 상기 쉴드부재(40)의 내측으로 늘어져 형성된다.

이러한 쉴드부재의 슬롯(40c)과 플랩(40d)은 상기 쉴드부재(40)의 제조 시, 상기 장변부(40a)에 슬롯(40c) 크기만큼의 부분을 대략 직사각형 형상으로 확보하 고, 이러한 직사각형의 패널쪽 변만을 제외하고 나머지 세 변을 절개한 다음 상기 쉴드부재(40)의 내측을 향해 소정의 각도로 접어내림으로써 형성할 수 있다.

한편, 상기 슬롯(40c)과 플랩(40d)은 한 쌍의 장변부(40a)에 서로 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ방향에서 본 단면도로서, 상기 슬롯 및 플랩에 의해 자기장이 변화되는 과정을 설명하기 위하여 도시한 것이다.

앞서 언급한 바와 같이, 전자총(30)으로부터 출사된 전자빔(31)은 상기 형광 스크린(22)을 향해 음극선관 내부에서 진행하는 동안 로렌츠 힘을 받아 이동 경로가 변경되며, 특히 상기 로렌츠 힘 중 상기 화면부(20a)의 폭방향(X 방향) 성분인

의 힘을 받아 상기 X 방향으로 이동 경로가 변경, 즉 미스랜딩 된다.

그런데, 본 발명에 있어서는 상기한 로렌츠 힘을 야기하는 자기장이 상기 쉴드부재(40)의 내부에 분포될 때, 상기 플랩(40d) 근처에 분포되는 자기장은 이 플랩(40d)의 배치방향을 따라 분포되며, 종래의 B_y성분(35)에 비하여 본 발명의 B_y성분(33)이 좀 더 큰 값을 가지게 된다. 다시 말해, 상기 전자빔(31)의 궤도상에 있어, 상기 플랩(40d)이 위치한 전자빔(31) 궤도에 미치는 자기장은 상기 음극선관의 관축에 수직한 방향에 가깝게 미치게 되는 바, 이는 상기한 수식으로 표현한 로렌츠 힘의 성분 중 B_y의 성분이 커지게 됨을 의미하고, 결국 커진 B_y의 성분에 의해 상기 X 방향의 로렌츠 힘이 작아지게 됨을 의미한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 쉴드부재를 도시한 평면도이다.

도 4에서 보는 바와 같이 상기 음극선관의 관축방향(Z방향)에 대한 쉴드부재(40)의 폭을 H, 상기 관축방향에 대한 쉴드부재(40)의 패널쪽 변으로부터 상기 슬롯(40c)까지 거리를 h, 상기 관축에 수직한 방향에 대해 상기 슬롯(40c)이 형성되는 지점의 상기 쉴드부재(40) 폭을 W, 상기 슬롯(40c)의 장변길이를 w라 할 때, 상기 쉴드부재(40)는 다음 식을 만족하여 형성되는 것이 바람직하다.

43 ≤(h/H)×100 ≤93 , 50 ≤(w/W)×100 ≤93

여기서, (h/H)×100 의 값이 43 미만일 때에는 본 발명에 따른 효과를 기대하기 어렵고, 93을 초과할 때에는 제조상의 한계가 따른다.

또한, (w/W)×100 의 값이 50 미만일 경우에는 슬롯의 장변길이가 작아서 본 발명에 따른 효과를 기대하기 어렵고, 93을 초과할 때에는 제조상의 한계가 따른다.

즉, 쉴드부재(40)의 장변부(40a)에 슬롯(40c) 및 플랩(40d)을 형성할 때, 상기 조건의 범위에 속하도록 형성함으로써 본 발명에 따른 효과를 극대화시킬 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 음극선관에서 전자빔의 경로에 따른 공간 자기장의 분포를 나타낸 그래프이다.

즉, 음극선관의 내부에서 전자총으로부터 화면부까지의 관축방향 거리에 따른 지자기의 수평분력에 대한 자속밀도(B)를 나타낸 것으로, 편의상 X축 상의 좌측을 음극선관의 네크쪽 방향으로, X축 상의 우측을 음극선관의 형광 스크린쪽 방향 으로 보고, 상기 네크쪽 방향을 시작점으로 하여 상기 X축 상에 관축상의 거리(㎜)를 나타내었다. 이러한 그래프 상에 본 발명에 따른 쉴드부재(40)의 위치 지점을 나타내면, 대략 90mm 지점으로부터 230mm 지점 사이에 위치하며, 이 중 상기 슬롯(40c) 및 플랩(40d)의 영역은 대략 120mm 내지 140mm 사이에 위치하게 된다.

상기 그래프를 통해 알 수 있듯이 본 발명의 쉴드부재(40) 상에서는, 상기 슬롯(및 플랩) 영역이 위치하는 곳에 분포하는 B_y가 종래(쉴드부재에 본 발명에 따른 슬롯과 플랩이 제공되지 않는 경우)의 B_y 보다 더 큰 값을 가지게 되므로, 이에 상기한 로렌츠 힘의 전체적인 양을 감소시켜 이에 따른 전자빔의 미스랜딩 현상을 줄일 수 있다.

[실시예 1]

수평 지자기(B_h) 300mG, 수직 지자기(B_v) 380mG의 조건 하에서 텐션 마스크 타입의 22" 음극선관을 대상으로 종래의 쉴드부재를 채용하였을 때와 본 발명에 따른 쉴드부재를 채용하였을 때의 전자빔 이동량을 측정하였다.

즉, 화면의 중심으로부터 가장자리로 멀어짐에 따라 그 거리를 상대적으로 나타내어 화면의 수직점(유효화면 수직끝단으로부터 화면중심방향으로 15㎜ 떨어진 지점)을 0으로, 화면의 대각점(유효화면의 꼭지점으로부터 가로, 세로 15㎜ 떨어진 지점)을 100%로 하였으며, 하기 표 1에는 화면의 수직점과 그로부터 63%, 84% 및 100%(대각점) 떨어진 지점에서의 N-S방향 수평분력에 의한 전자빔의 이동량과 E-W방향 수평분력에 의한 전자빔의 이동량을 측정하여 나타내었다.

	종래 기술				본 발명
화면상 위치	0	63%	84%	100%	0	63%	84%	100%
전자빔 이동량 [㎛]	27	27	22	12	25	26	21	10

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 전반적인 영역에서 전자빔의 이동량이 감소된 것을 볼 수 있으며, 따라서 전자빔의 미스 랜딩량이 감소된다는 것을 알 수 있다.

[실시예 2]

도 6에서는 상기한 (w/W)×100을 70으로 고정하고, (h/H)×100을 20부터 80까지 변화시켜 가면서 지자기의 N-S방향 수평분력에 의한 전자빔의 이동량을 측정하여 나타내었다.

상기에서 전자빔의 이동량은 동일한 지점에서 종래의 이동량을 100%로 하였을 때, 본 발명에 따른 쉴드부재를 채용하여 측정한 전자빔 이동량을 상대적으로 나타낸 것이다. 즉, 100%보다 작은 값을 나타낼 때 전자빔의 미스 랜딩 현상이 개선된 것이다.

도 6으로부터 (h/H)×100의 값이 43% 이상일 때부터 전자빔의 미스 랜딩량이 크게 감소하는 것을 볼 수 있다.

상기에서는 텐션 마스크 타입의 음극선관을 중심으로 설명하였으나, 본 발명에 따른 쉴드부재는 성형 마스크 타입(Formed Mask Type)의 음극선관에도 적용할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 쉴드부재를 구비한 음극선관에 의하면, 상기 쉴드부재의 장변부에 전자빔 주사방향과 수직한 방향으로 슬롯 및 플랩을 형성함으로써 지자기의 N-S방향 수평분력에 의한 전자빔의 미스 랜딩량을 감소시켜 색순도 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 형광 스크린이 형성되는 화면부와, 이 화면부의 둘레에 형성되는 측면을 갖는 패널;

   상기 패널에 연결 설치되고 외주 상에 편향 장치가 설치되는 펀넬;

   상기 펀넬에 연결 설치되고 내부에 상기 형광 스크린으로 주사되는 전자빔을 생성하는 전자총이 장착되는 네크;

   상기 패널 내측으로 장착되어 상기 전자빔을 색 선별하여 상기 형광 스크린의 해당 형광체에 도달되도록 하는 색 선별 장치; 및

   상기 색 선별 장치에 연결 설치되면서 상기 네크를 향해 배치되어 전자빔의 주사 궤도에 영향을 미치는 지자기를 차폐시키기 위한 쉴드부재

   를 포함하고,

   상기 쉴드부재는 한 쌍의 장변부와 단변부의 결합체로 이루어지고, 상기 장변부에 상기 화면부의 폭방향(x방향)을 따라 장변을 배치하여 형성된 적어도 하나 이상의 슬롯을 포함하고, 이 슬롯의 패널쪽 변에 상기 쉴드부재의 내측을 향해 늘어져 배치되는 플랩(flap)이 형성되는 음극선관.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬롯과 플랩이 상기 마주보는 한 쌍의 장변부에 서로 대응되도록 형성되는 음극선관.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 음극선관의 관축방향(z방향)에 대한 쉴드부재의 폭을 H, 상기 관축방향(z방향)에 대한 쉴드부재의 패널쪽 변으로부터 상기 슬롯까지 거리를 h, 상기 관축방향(z방향)의 수직한 방향에 대해 상기 슬롯이 형성되는 지점의 상기 쉴드부재 폭을 W, 상기 슬롯의 장변길이를 w라 할 때, 상기 쉴드부재는 다음의 식을 만족하여 형성되는 음극선관.

   43 ≤(h/H)×100 ≤93 , 50 ≤(w/W)×100 ≤93
4. 제 1 항에 있어서, 상기 색선별 장치가

   다수의 전자빔 통과공을 가지며 장축과 단축이 설정되는 형상으로 이루어지는 마스크; 및

   상호 소정의 간격을 두고 상기 마스크의 장축에 대응하여 배치되고 상기 마스크와 결합되는 한 쌍의 지지부재들과, 상기 마스크의 단축에 대응하여 배치되면서 상기 지지부재들의 양단에 걸쳐 고정되어 상기 마스크에 인가되는 장력을 유지하게 하는 한 쌍의 강성부재들로 이루어진 프레임;

   을 포함하는 음극선관.

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