KR930003833B1 - 새도우마스크형 컬러음극선관 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

새도우마스크형 컬러음극선관

제1도는 본 발명을 적용한 새도우마스크형 컬러음극선관을 부분적으로 도시한 단면도.

제2도는 제1도의 컬러음극선관에 있어서 본 발명의 실시예에 의한 새도우마스크를 부분적으로 도시한 확대도.

제3도는 제2도를 실시예를 이루기 위해 새도우마스크상에 비스무트를 도포하기 위한 기화장치를 개략적으로 도시한 도면.

제4도는 제3도의 기화장치에 의해 비스무트층의 형성된 새도우마스크의 부분을 도시한 개략도.

제5도는 제4도의 새도우마스크부분(C)를 도시한 확대도.

제6도는 제3도 및 제6도에 따른 상세한 설명도로서, 증착 발생원에 직접 대향하고 있는 부분에 증착하는 것에 관한 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 패널부 2 : 퍼넬부

3 : 새도우마스크 4 : 전자총

5 : 비스무트층 10 : 진공용기

11 : 텅스텐보드(증착 발생원) 12 : 차폐부

13 : 전자빔 14 : 통과공

본 발명은 새도우마스크의 도우밍(doming)현상을 저감시킨 새도우마스크형 컬러음극선관에 관한 것으로써, 특히 새도우마스크의 전자총측주면(主面)에 저열전도율을 가진 재료를 진공증착한 컬러음극선관에 관한 것이다.

새도우마스크형 컬러음극선관이 동작하면, 새도우마스크는 전자빔에 충돌되고 발열하여 팽창한다. 새도우마스크가 전체적으로 균일하게 발열하고 팽창하는 경우에는, 새도우마스크를 지지하는 부재의 구조와 재료를 적정하게 선택함으로써, 새도우마스크와 형광면사이의 상대위치 관계가 변경되지 않은 상태로 유지할 수 있다. 즉, 영상의 화질에 대한 새도우마스크의 열팽창에 의한 악영향을 방지할 수 있다.

공지된 바와 같이, 새도우마스크는 얇은 금속판으로 형성되어 있기 때문에, 형광면의 국부영역이 매우 밝아질 경우, 즉 상기 국부영역에 대전류가 흐를 경우, 국부영역에 해당하는 새도우마스크의 상기 부분에 발생된 많은 양의 열을, 열전도에 의해서 단시간내에 발산시키는 것이 불가능하다. 즉, 상기 부분은 국부적으로 상당한 정도로 열팽창하여, 소위 도우밍현상이 일어나고 색상의 불균일한 현상이 발생한다. 이에 대하여, 형광면의 국부영역이 대단히 어두운 경우, 즉 적은 양의 전류가 상기 국부영역에 흐를 경우에는, 상기 국부영역에 해당하는 새도우 마스크부분의 열팽창이 적어서 도우밍효과가 컬러세이딩(color shading)현상등이 발생하기 어렵다.

상기 문제를 해결하기 위하여 한 방법이 고안되었다. 상기 방법에 대하여는, 일본국 특공소 57-9184호 공보에 기재된 바와 같이, 새도우마스크 표면의 전자 빔통과공을 제외한 전자빔충돌부에 단열층을 형성하고, 그 단열층상에 얇은 금속막을 형성시켜서, 전자충돌에 외한 열을 얇은 금속막으로부터의 열방사에 의해 발산시킴으로서, 새도우마스크의 온도상승을 방지하고 있다. 따라서, 새도우마스크의 열팽창에 의한 컬러세이딩을 방지할 수 있다.

또한, 일본국 특공소 60-14459호 공보와 일본국 특공소 61-6969호 공보에 기재된 바와 같이, 또 다른 종래예에 의하면, 새도우마스크의 전자총쪽의 표면에 고밀도(즉, 큰비중)의 원소로 된 전자반사층을 형성해서, 전자가 새도우마스크의 내부로 침투하지 못하게하여 전자의 운동에너지가 열에너지로 변환되는 것을 방지하고 있다. 구체적으로는, 일본국 특공소 60-14459호 공보에는, 원자번호 70 이상을 중금속을 함유하는 용액을 형광면쪽에서 흡입하면서 새도우마스크의 전자 총쪽의 표면에 스프레이하여, 전자총쪽의 새도우마스크의 색선택 전국의 표면에 전자반사층을 형성시키는 내용에 대하여 기재되어 있다. 그러나, 이 경우에는, 용액을 전자총쪽으로부터 새도우마스크의 표면에 스프레이하기 때문에, 중금속을 함유한 용액이 각 전자빔 통과공의 벽에 부착된다. 따라서, 각 통과공의 벽에 전자반사층이 형성되어 형광면에 헐레이션(halation)이 발생한다.

또한, 상기의 일본국 특공소 61-6969호 공보에는, 새도우마스크의 색선택 전극을 이루는 물질의 밀도보다 더 큰 밀도를 가진 원소 또는 이 원소를 함유한 화합물로 형성된 약 10μm 두께의 전자반사피막을, 전자빔이 조사되는 색선택 전극의 표면에 형성시키는 내용에 대하여 기재되어 있다. 그러나, 이 경우에 있어서는 색선택 전국의 전자빔통과구멍의 형상이 전자반사층에 의해서 변경될 염려가 있다.

또한, 상기 종래의 방법은 제조기술이나 비용등에 대해 특별한 고려를 하고 있지 않기 때문에, 이러한 종래의 방법으로는 원하는 컬러음극선관의 양산이 매우 곤란하다.

본 발명의 주목적은, 간단하고, 또한 비용이 저렴한 방법으로 새도우마스크의 도우밍현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 새도우마스크의 변형에 의한 색상의 불균형을 발생시키지 않고 선명한 화상을 얻을 수 있는 컬러음극선관을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 컬러음극선관의 제조원가를 저감시키기 위해서 새도우마스크의 주변부에만 저열전도율을 갖는 층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관을 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면, 전자빔충돌에 의해 발생된 열이 단시간내에 새도우마스크에 전도되는 것을 방지하기 위해 새도우마스크의 전자총쪽의 표면에 저열전도율을 갖는 비스무트를 증착한다. 새도우마스크가 열팽창하는 경우에도, 새도우마스크의 중심부를 통과하는 전자는 컬러세이딩을 발생시키지 않는다. 따라서, 새도우마스크의 주변부에만 비스무트를 증착할 경우, 영상의 화질이 열화되지 않고서도 컬러음극선과의 제조원가를 저감시킬 수 있다. 또한 새도우마스크의 각 전자빔통과공의 측벽에 비스무트가 증착되어 있고, 전자빔이 이 통과공의 측벽에 충돌하면, 상기 통과공의 측벽으로부터 많은 전자가 산란되고, 이와 같이 산란된 전자는 영상의 화질을 열화시킨다. 상기의 관점에서 볼 때, 본 발명에 의하면, 비스무트가 전자총에 대향하는 전자빔통과공의 측벽에는 증착되지 않도록 새도우마스크의 전자빔 수용면에 비스무트를 증착한다.

비스무트는 20℃에서 0.192cal cm^-2sec^-1dge^-1의 열전도율을 가지고 있다. 한편, 새도우마스크는 통상적으로 실온에서 0.10∼0.15cal cm^-2sec^-1dge^-1의 열전도율을 가지는 철로 제조된다. 즉, 비스무트의 열전도율은 철의 열전도율의 1/5이하이다. 또한, 비스무트는 안전성과 안정성이 양호하고, 또한 가격이 저렴하다. 따라서, 새도우마스크의 전자총쪽의 표면에 형성된 비스무트층은 단열층으로 작용할 수 있으므로, 새도우마스크의 국부영역이 단시간내에 상당히 가열되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 국부영역의 열팽창을 방지할 수 있다.

진공중에서는, 비스무트입자는 평균자유경로가 길고, 넓은 공간에서 직진성을 가진다. 즉, 대기중에서 스프레이한 비스무트입자와는 달리, 비스무트입자는 진공중에서 지그재그운동을 하지 않는다. 그러므로, 중착 발생원으로부터 볼경우 차폐부재의 뒤부분에서 새도우마스크의 중심부가 차폐된 상태에서 또한 진공상태에서 비스무트를 증발시킬 경우, 새도우마스크의 주변부에만 비스무트를 증착시킬 수 있다.

제1도는 본 발명을 적용한 새도우마스크형 컬러음극선관의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다. 본 발명과 관련이 없는 부재는 제1도에서 생략되어 있다. 제1도에서, (1)은 유리벌브의 패널, (2)는 유리벌브의 퍼넬부, (3)은 새도우마스크, (4)는 전자총이다. 제1도에 있어서, 전자총(4)으로부터 발사된 전자빔은, 패널(1)의 이면에 형성된 형광면(도시하지 않음)이 전자빔에 의해 주사되도록 편향계(도시하지 않음)에 의해 편향된다. 따라서, 형광면상의 인광물질(발광체)이 전자빔에 의해 여기되어 발광한다. 극히 짧은 귀선소거기간을 제외한 주사기간동안 전자빔은 전자총으로부터 연속적으로 발사되어 새도우마스크(3)의 전자빔통과공을 통과한 전자는 형광면에 충돌함으로써, 형광면상의 인광물질이 발광한다. 그러나, 새도우마스크(3)에 도달한 전자의 약80%는 새도우마스크와 충돌하고, 전자와 충돌된 새도우마스크의 일부는 발열되어 열팽창 된다. 새도우마스크의 전체가 균일하게 팽창되는 경우에는, 상술한 바와 같이, 패널(1)의 스커어트부분(즉, 측벽부분)(1a)과 새도우마스크를 연결시키는 부재의 구조와 재료를 적정하게 선택함으로써 새도우마스크의 열팽창으로 인한 영상의 화질에 대한 악영향을 제거할 수 있다. 그러나, 형광면의 국부영역이 매우 밝은 경우, 즉 대전류가 국부영역에 흐를 경우에는, 상기 국부영역에 해당하는 새도우마스크의 부분만이 전자빔과 강렬하게 충돌한다. 상기 부분은 새도우마스크의 나머지 부분보다 더 가열되기 때문에, 상기 부분의 열팽창이 나머지 부분의 열팽창보다 훨씬 더 크다. 그러므로, 상기 부분에 있는 전자빔투과공의 위치는 정상위치로부터 벗어나서 색상의 불균형이 발생된다.

제2도는 제1도에 있어서의 본 발명의 실시예에 관한 새도우마스크(3)의 부분(A)의 확대도이다. 제2도에 있어서, 저열전도율을 가진 비스무트층(5)이 새도우마스크(3)의 전자총쪽의 표면에 형성되어 있으므로, 전자총으로부터 발산된 전자빔은 새도우마스크(3)와 충돌하지 않고, 비스무트층(5)과 충돌한다. 따라서 비스무트층(5)을 가열시킨다. 비스무트의 비중의 크므로, 상기 인용예인 일본국 특공소 60-14459호와 일본국 특공소 61-6969호에서는 전자반사층용 물질로 사용되었다. 비스무트층(5)의 국부영역이 가열되고, 국부영역에서 발생한 열은, 비스무트의 열전도율이 낮기 때문에, 단시간내에 새도우마스크(3)에 전도되지 않는다. 따라서, 새도우마스크가 국부적으로 팽창할 가능성은 거의 없다. 텔레비젼방송에서, 통상적으로 동화상을 나타내고, 극히 밝은 영상형광면의 국부영역에 장시간 동안 고정적으로 나타나는 현상은 거의 일어나지 않는다. 따라서, 상대적으로 짧은 시간동안 도우밍현상을 억제하는 것이 필요하다. 즉, 새도우마스크(3)의 전자총측주면에 저열전도층을 형성시킴으로써, 도우밍현상을 억제할 수 있다. 영상의 하이라이트부가 장시간 동안 형광면의 제한된 영역에 머물러 있는 경우데도 도우밍 효과를 억제하기 위하여 새도우마스크자체를, 예를들면 고가이고 가공은 어렵지만 열팽창계수가 낮은 인바(Invar : 니켈과 철의 합금)를 사용해서 만들어야 한다.

제3도는 본 발명의 실시예로 새도우마스크에 비스무트를 증착하기 위한 기화장치를 도시하고, 제4도는 본 실시예에서 비스무트층이 제3도의 기화장치에 의해 형성된 부분을 도시한다. 제3도에서, (3)은 새도우마스크, (10)은 약 1×10^-4Torr의 압력으로 배기된 진공용기, (11)은 비스무트입자가 적재되고 전열에 의해 가열되어 증착발생원으로 사용되는 텅스텐보트, (12)는 차폐부재이다. 우선, 진공용기(10)내에 차폐부재(12)가 없는 경우를 고려한다. 약 2g의 비스무트를 각 보트(11)에 적재한 후, 새도우마스크(3)에 약 2μm의 두께로 비스무트층을 증착하도록 비스무트를 비등시킨다. 이와같이 얻은 새도우마스크를 컬러음극선관에 조립할 경우, 컬러음극선관은 종래의 컬러음극선관에 비해서 도우밍현상이 약 30% 저감된다.

이미 설명된 바와 같이, 새도우마스크의 도우밍현상에 의한 색상의 불균형은 전자빔이 수직방향으로 충돌하는 형광면의 중심부에서는 거의 발생하지 않는다. 따라서, 제4도에 도시한 바와 같이, 길이방향으로 새도우마스크의 폭이 1/3 정도에 해당하는 폭을 가진 새도우마스크의 주변부(B),(B')에만 비스무트를 증착하여도, 새도우마스크의 도우밍효과를 억제할 수 있다. 새도우마스크의 주변부(B),(B')에만 비스무트를 증착시키기 위해서는, 차폐부재(12)를 새도우마스크(3)로 부터 약 5∼10cm 정도의 사이를 두고 진공용기(10)내에 설치한다. 이 경우에, 비스무트가 증착된 부분과 증착되지 않은 부분은 경계가 명확하지 않게 된다. 즉, 비스무트층(5)의 두께가 상기 경계부분에서 점차적으로 변화된다. 따라서, 경계부분에서의 열응력을 감소시킬 수 있다.

비스무트층에 전자빔이 충돌하면, 많은 전자가 비스무트층으로부터 산란된다. 산란전자가 형광면에 충돌하면, 헐레이션에 의해 영상이 흐려질 염려가 있다. 그러나, 이 문제는 다음과 같은 방법으로 해소할 수 있다.

제5도는 제4도의 주변부(B)의 일부(C)에 대한 확대도이다. 제5도에 있어서, 전자빔(13)이 주변부(B)의 전자빔통과공(14)을 주사하면, 전자빔(13)은 각 통과공(14)의 우측벽(D)과 충돌한다. 그러므로, 제3도의 기화장치에 의해 비스무트층(5)이 새도우마스크(3)상에 형성될때에, 차폐부재(12)와 증착발생원(11)의 위치가, 비스무트가 각 전자빔통과공(14)의 우측벽에 증착되지 않도록 조정된다. 구체적으로는, 비스무트는 전자빔통과공(14)의 우측벽(D)에는 증착되지 않지만 전자빔통과공의 좌측벽(E)에는 증착되도록 비스무트층(5)이 새도우마스크(3)의 주변부(B)에 형성된다. 한편, 제4도의 주변부(B')에는 제5도에서 (13')로 표시한 것과 같이 전자빔이 충돌한다. 따라서, 비스무트는 전자빔통과공(14)의 좌측벽(E)에는 증착되지 않지만 전자빔통과공의 우측벽(D)에는 증착되도록 비스무트층(5)이 새도우마스크(3)의 주변부(B')에 형성된다.

그러면, 진공증착시에 있어서의 입자의 직진특성에 관하여 이하 상세하게 설명한다.

평균자유경로(λ)는, 다른 입자와의 충돌이 없는 진공중에서 입자의 이동거리를 정의한다.

또한, 대기의 주성분을 형성하는 N₂의 평균자유경로는 다음과 같이 정의할 수 있다("Vaccum Technique" Tokyo University Publishers' Association 1983, Paqe 11).

본 발명에서 적용한 P의 값은 10^-4Torr이므로 λN₂는 50cm가 된다.

따라서, 증착발생원(11)과 피증착물체 사이의 거리가 10∼30cm 되는 진공증착에서는, 증착발생원으로부터의 입자가 다른 입자와 충돌되지 않고 피증착물체에 충돌되기 때문에, 증착발생원에 직접 대향하고 있지 않는 부분에는 층착되지 않는다.

상술한 바와 같이, 진공중에서 입자의 직진특성은 진공도에 의해서 절대적으로 결정되기 때문에, 본 발명에서는 약 10^-4Torr의 진공도가 개시되어 있다.

제6도는 제3도 및 제6도에 따른 상세한 설명도로서, 증착발생원에 직접 대향하고 있는 부분에 증착되는 것에 관한 설명도이다. 제6도에 도시한 바와 같이, 차폐부재(12)의 위치와 증착발생원(11)의 위치를 조정함으로써 새도우마스크(3)의 전자빔투광공(14)의 측벽중에서 전자빔과 충돌하는 제1측벽에 증발된 입지가 증착되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 저항가열에 의해 비스무트를 진공증착할 경우에, 다음과 같은 이유로 충돌이 일어날 수 있다. 즉, 비스무트가 들어 있는 텅스텐보트와 같은 가열용기의 습윤성 때문에, 비스무트의 증발이 원활하게 진행되지 않고, 이 때문에 충돌이 발생한다. 그런, 알루미늄은 텅스텐보트 가열기에 대해 습윤성이 좋기 때문에, 알루미늄 함량이 중량비로 비스무트함량의 약 1/10이 되도록 비스무트에 알루미늄을 첨가하므로서 상기 문제를 해결할 수 있다. 비스무트의 융점은 약 270℃이기 때문에, 이떤 경우에는 새도우마스크(3)에 형성된 비스무트층(5)이 컬러음극선관의 제조공정에서 용융되어 구상(求狀)을 형성한다. 상기 문제는 비스무트층상에 니켈층을 형성함으로써 해결할 수 있다. 니켈층은 다음의 4가지방법에 의해 형성될 수 있다.

즉, (a) 새도우마스크(3)의 철판상에 바닥층으로서 니켈층을 형성하는 방법, (b) 비스무트층과 니켈층 대신에 비스무트와 니켈의 합금층을 형성하는 방법, (c) 비스무트층상에 니켈층을 형성하는 방법, (d) 상기의 방법들을 조합시키는 방법등이 사용된다. 상기 방법중에서 (c)의 방법 (즉, 비스무트층상에 니켈층을 형성하는 방법)이 가장효율적이다.

본 실시예에서는, 비스무트를 저항가열에 의해 진공증착하여 비스무트층(5)을 형성한다. 그러나, 새도우마스크사아에 비스무트층을 형성하는 것은 저항가열에 한정하지 않고, 전자빔가열, 스퍼터링등에 의해서 형성할 수도 있다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 의해며, 간단한 방법으로 새도우마스크상에 비스무트층을 형성시킬 수 있다. 따라서, 새도우마스크의 도우밍현상에 의한 색상의 불균형을 완전히 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 저열전도율을 가지는 재료를 새도우마스크의 주변부에만 증착하여 컬러음극선관의 제조원가를 저감시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 패널부(1)와 퍼넬부(2)를 가지는 유리벌브(1),(2)와, 상기 유리벌브의 상기 퍼넬부에 설치된 전자총(4)과, 상기 패널부(1)와 상기 전자총(4)사이에 위치하면서 상기 유리벌브의 패널부(1)에 인접하여 위치하고, 제1, 제2주면(主面)이 대향하고, 상기 제1주면은 상기 패널부에 대향하고, 상기 제2주면(5)은 상기 전자총에 대향하고, 상기 제2주면에서 상기 제1주면까지 새도우마스크(3)를 개재해서 연장되어 있는 복수의 전자빔통과공(14)를 가지는 새도우마스크(3)로 구성되고, 새도우마스크는 적어도 새도우마스크의 주변부(B),(B')에서 상기 제2주면(5)상에 저열전도율을 가진 재료가 진공증착되고, 상기 주변부에 위치한 전자빔통과공(14)은 상기 전자총으로부터 전자빔에 의하여 충돌되는 제1측벽부(D)와, 상기 전자빔에 의하여 충돌되지 않는 제2측벽부(E)를 가지고 있고, 상기 제1측벽부(D)는 상기 진공증착재료가 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 새도우마스크형 컬러음극선관.
2. 제1항에 있어서, 상기 저열전도율을 가진 재료는 비스무트인 것을 특징으로 하는 새도우마스크형 컬러음극선관.
3. 제1항에 있어서, 상기 저열전도율을 가진 재료가 주로 새도우마스크의 주변부(B), (B')에 진공증착된 것을 특징으로 하는 새도우마스크형 컬러음극선관.
4. 제3항에 있어서, 상기 주변부의 폭은 새도우마스크의 전체폭의 약 1/3인 것을 특징으로 하는 새도우마스크형 컬러음극선관.
5. 제1항에 있어서, 상기 새도우마스크는 열팽창계수가 작은 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 새도우마스크형 컬러음극선관.
6. 제5항에 있어서, 상기 열팽창계수가 작은 재료는 인바(invar)인 것을 특징으로 하는 새도우마스크형 컬러음극선관.
7. 제2항에 있어서, 상기 비스무트를 새도우마스크의 주면에 약 2μm 이하의 두께로 증착시킨 것을 특징으로 하는 새도우마스크형 컬러음극선관.
8. 제2항에 있어서, 상기 비스무트에 부가하여 니켈을 증착시킨 것을 특징으로 하는 새도우 마스크형 컬러음극선관.

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