KR20020009346A - 바이-포텐셜 마스크형 음극선관 - Google Patents

Abstract

형광막 스크린과 섀도우 마스크에 차등 전위를 공급하는 바이-포텐셜(Bi-potential) 마스크형 음극선관에서, 섀도우 마스크의 전압 공급원을 형광막 스크린의 전압 공급원과 분리시켜 이들 형광막 스크린과 섀도우 마스크에 차등 전위를 안정적으로 공급하기 위한 목적으로,

페이스 패널 내면에 형성되며 스크린 전압을 공급받는 형광막 스크린과, 스템에 의해 넥크부 내주면에 고정되어 형광막 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 페이스 패널과 넥크부를 연결하며 내표면으로 내장 흑연막이 도포되는 펀넬과, 형광막 스크린과 절연 상태를 유지하면서 마스크 전압을 공급받아 형광막 스크린과의 사이에 가속 전계를 형성하는 섀도우 마스크를 포함하며, 상기 스템에 마스크 전압 공급을 위한 별도의 마스크 스템핀을 구비하고, 상기 마스크 스템핀과 전자총의 양극을 연결하는 전압 인가부재를 제공하여 마스크 스템핀과 전자총의 양극 및 내장 흑연막을 통하여 섀도우 마스크에 마스크 전압을 공급하는 바이-포텐셜 마스크형 음극선관을 제공한다.

Description

바이-포텐셜 마스크형 음극선관 {Bi-potential mask type cathode ray tube}

본 발명은 형광막 스크린과 섀도우 마스크에 차등 전위를 공급하는 바이-포텐셜(Bi-potential) 마스크형(이하, 'BIP형'이라 한다) 음극선관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 애노드 버튼 대신 스템핀과 전자총의 양극을 통해 섀도우 마스크에 전압을 공급하여 형광막 스크린과 섀도우 마스크에 차등 전위를 안정적으로 공급할 수 있도록 한 BIP형 음극선관에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관은 전자총에서 방출된 전자빔으로 형광막 스크린을 발광시켜 소정의 화면을 구현하는 표시장치로서, 그 공지된 구성을 도 7에 도시하였으며, 도시한 전자총(1)에서 형광막 스크린(3)을 향해 세줄기 전자빔을 방출하면, 전자빔은 편향 요크(5)가 발생한 자계에 의해 편향되어 형광막 스크린(3)에 라스터(raster)를 형성하면서 색선별 전극인 섀도우 마스크(7)에 의해 해당 R, G, B 형광막으로 분리되어 정확한 색을 표현하게 된다.

여기서 일반 구성의 음극선관은, 애노드 버튼(9)과 펀넬(11) 내면에 코팅된 내장 흑연막(13)을 통하여 형광막 스크린(3)과 섀도우 마스크(7) 및 전자총(1)의 최종 가속전극(양극 또는 G4 전극)에 대략 20∼32 kV의 전압을 인가하여, 전자총(1)의 G1∼G3 전극에서 집속된 전자빔을 최종 가속시켜 형광막 스크린(3)에 도달하도록 제어한다.

반면 BIP형 음극선관은 형광막 스크린(3)과 섀도우 마스크(7)를 절연시키고, 섀도우 마스크(7)에 형광막 스크린(3)보다 낮은 전압을 인가하여 이들 부재 사이에 가속 전계를 형성한다. 이로서 섀도우 마스크(7)에 형성된 빔통과용 어퍼쳐(7a)들이 전자 렌즈가 되어 이를 통과하는 전자빔을 집속 및 편향시키게 된다.

따라서 BIP형 음극선관은 전자빔의 집속으로 화면의 휘도가 향상되고, 전자빔의 편향으로 음극선관의 전장을 단축시키며, 편향 요크(5)와 마주하는 펀넬(11)의 내부 전압을 낮추어 편향 전력을 저감할 수 있는 장점을 갖는다.

그러나 BIP형 음극선관은 그 특성상 형광막 스크린(3)과 섀도우 마스크(7)의 절연 구조를 확보하고, 상기 부재들에 차등 전위를 안정적으로 공급해야 하나, 실제적으로 상기 부재들의 절연 확보와 차등 전위 공급에는 상당한 기술적 어려움이따른다.

즉 종래에는 형광막 스크린(3)을 스터드 핀(15)에 절연시켜 섀도우 마스크(7)와의 통전을 방지하면서, 형광막 스크린(3)과 섀도우 마스크(7) 사이에 도시하지 않은 정전압소자를 설치하여 애노드 버튼(9)과 내장 흑연막(13)을 통해 인가된 고전압이 섀도우 마스크(7)와 형광막 스크린(3)에 각기 다른 전위로 인가되도록 하는 방법을 주로 사용하였다.

그러나 실험 결과, 상기한 방법으로는 안정된 차등 전위를 얻기 어려우므로, 이들 부재에 인가되는 전압치 변화에 따라 전자빔의 집속 및 가속 정도가 지속적으로 변화하여 정밀한 전자빔 제어가 불가능하고, 안정된 화면을 구현할 수 없는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 형광막 스크린과 섀도우 마스크의 전압 공급원을 별도로 제공하여 형광막 스크린과 섀도우 마스크에 차등 전위를 안정적으로 공급함으로써 안정된 화면 품질을 구현할 수 있도록 한 BIP형 음극선관을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 기존 음극선관을 크게 변형하지 않고도 기존 음극선관의 구성에서 형광막 스크린과 섀도우 마스크의 전압 공급원을 용이하게 적용시켜 음극선관의 재설계와 이에 의한 추가 작업 공정을 최소화한 BIP형 음극선관을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 바이-포텐셜 마스크형 음극선관의 단면도.

도 2는 전자총과 스템 부분의 확대도.

도 3은 스템을 음극선관 후방에서 바라본 정면도.

도 4는 마스크 스템핀의 확대 사시도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전자총 부분의 확대도.

도 6은 벌브의 내면 구조만을 선택적으로 도시한 단면도.

도 7은 일반적인 음극선관의 단면도.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

페이스 패널 내면에 형성되며 스크린 전압을 공급받는 형광막 스크린과, 스템에 의해 넥크부 내주면에 고정되어 형광막 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 페이스 패널과 넥크부를 연결하며 내표면으로 내장 흑연막이 도포되는 펀넬과, 형광막 스크린과 절연 상태를 유지하면서 마스크 전압을 공급받아 형광막 스크린과의 사이에 가속 전계를 형성하는 섀도우 마스크를 포함하며,

상기 스템에 마스크 전압 공급을 위한 별도의 마스크 스템핀을 구비하고, 상기 마스크 스템핀과 전자총의 양극을 연결하는 전압 인가부재를 제공하여 마스크 스템핀과 전자총의 양극 및 내장 흑연막을 통하여 섀도우 마스크에 마스크 전압을 공급함을 특징으로 하는 바이-포텐셜 마스크형 음극선관을 제공한다.

이로서 본 발명은 애노드 버튼 대신 스템핀과 전자총의 양극을 통하여 섀도우 마스크에 마스크 전압을 공급함으로써 스크린 전압과 마스크 전압을 안정적으로 공급할 수 있으며, 정밀한 전자빔 제어가 가능하여 안정된 화면 품질을 얻을 수 있는 장점을 갖는다.

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

도 1은 본 실시예에 의한 BIP형 음극선관의 단면도이고, 도 2는 전자총과 스템 부분의 확대도로서, 도시한 바와 같이 BIP형 음극선관은 페이스 패널(2)과 펀넬(4) 및 넥크부(6)가 일체로 결합하여 진공의 벌브(8)를 구성하며, 페이스 패널(2) 내면으로 형광막 스크린(10)이 형성되고, 펀넬(4)의 외주면과 넥크부(6)의내주면으로 각각 편향 요크(12)와 전자총(14)이 장착된다.

그리고 다수의 빔통과용 어퍼쳐(16a)가 형성된 섀도우 마스크(16)가 마스크 프레임(18)에 지지되고, 마스크 프레임(18) 외곽에 고정된 다수의 결합 스프링(20)이 스터드 핀(22)에 착탈 가능하게 결합하여 상기 섀도우 마스크(16)를 형광막 스크린(10)과 마주하도록 페이스 패널(2) 내부에 고정시킨다.

이 때 형광막 스크린(10)과 섀도우 마스크(16)는 서로 절연 상태를 유지하면서 섀도우 마스크(16)에는 전자총의 양극(G4 전극) 및 내장 흑연막(24)과 동일한 마스크 전압이 인가되고, 형광막 스크린(10)에는 섀도우 마스크(16)보다 높은 스크린 전압이 인가되어, 섀도우 마스크(16)와 형광막 스크린(10) 사이에 가속 전계를 형성한다.

이로서 전자총(14)의 캐소드(26)에서 생성된 열전자는 전자총(14)의 G1∼G3 전극을 통과하면서 집속되고, 양극(G4)과 섀도우 마스크(16)에 인가된 고전위의 마스크 전압에 의해 최종 가속되어 형광막 스크린(10)을 향하며, 섀도우 마스크(16)의 빔통과용 어퍼쳐(16a)를 통과하면서 형광막 스크린(10)과의 가속 전계에 의해 다시 집속되어 고휘도 특성을 구현하게 된다.

이와 같이 BIP형 음극선관은 구동 특성상 형광막 스크린(10)과 섀도우 마스크(16)에 차등 전위를 안정적으로 공급하여야 하므로, 이를 위하여 본 실시예는 스크린 전압과 마스크 전압의 공급원을 별도로 제공하며, 특히 애노드 버튼 대신 스템핀(28)과 이와 연결되는 전자총의 양극(G4)을 통하여 섀도우 마스크(16)에 마스크 전압을 공급한다.

먼저 상기 스템핀(28)과 이를 고정하는 스템(30)에 대하여 살펴보면, 도 2에서 도시한 바와 같이 상기 스템(30)은 조립 완료된 전자총(14)을 고정하고, 그 둘레부가 넥크부(6) 끝단과 일체로 융착되어 상기 전자총(14)을 넥크부(6) 내주면에 위치시키는 역할을 하며, 그 중앙부로 공지의 배기 장치와 연결되는 배기관(32)을 구비하여 이를 통해 벌브(8) 내부를 배기시킨다.

특히 전자총(14)과 마주하는 스템(30)의 일면에는 다수의 스템산(34)과, 이 스템산(34)을 관통하여 고정되는 다수의 스템핀(28)이 구비된다. 상기 스템핀(28)은 그 일단이 전자총(14)의 캐소드(26) 및 해당 그리드 전극에 고정되어 도시하지 않은 외부 세트회로와 상기 캐소드(26) 및 그리드 전극들을 전기적으로 연결시키는 역할을 한다.

따라서 각각의 그리드 전극은 해당 스템핀(28)을 통해 세트회로가 공급하는 해당 전압 시그널을 인가받는데, 일례로 제어 전극(G1 전극), 스크린 전극(G2 전극) 및 포커스 전극(G3 전극)은 해당 스템핀(28)을 통하여 각각 -45 V, 450 V 및 4∼5 kV 정도의 전압을 인가받는다. 이로서 캐소드(26)에서 방출된 열전자는 G1∼G3 전극을 통과하면서 이들 전극 사이에 형성된 전자 렌즈의 작용으로 집속되어 전자빔화한다.

그리고 양극(G4 전극)은 20 kV 정도의 고전압이 인가되어 전자총(14)의 G1∼G3 전극에서 집속된 전자빔을 최종 가속시켜 형광막 스크린(10)을 향해 방출시키는 동시에, 섀도우 마스크(16)에 마스크 전압을 전달하는 경로를 구성하는바, 본 실시예는 스템(30)에 마스크 전압 공급을 위한 별도의 스템핀(이하, '마스크 스템핀'(36)이라 한다)을 구비하며, 마스크 스템핀(36)과 전자총(14)의 양극(G4) 사이에 이들을 연결하는 전압 인가부재(38)를 제공한다.

도 3은 스템을 음극선관 후방에서 바라본 정면도이고, 도 4는 마스크 스템핀의 확대 사시도로서, 스템(30)에는 배기관(32) 둘레를 따라 원형상으로 다수개의 스템핀(28)이 배열 고정되며, 스템(30)의 소정 위치에 마스크 전압 공급을 위한 마스크 스템핀(36)이 고정 설치된다. 이러한 마스크 스템핀(36)은 기존 구성의 스템에 추가 설치되거나, 기존 스템핀 가운데 사용되지 않는 스템핀을 이용할 수 있다.

이 때 마스크 스템핀(36)에는 다른 스템핀(28)과는 달리 20 kV 정도의 고압이 공급되므로, 누설 전류에 의해 스템핀간 누전이 발생하거나, 인접 스템핀(28)에 인가되는 전압 시그널에 영향을 미칠 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 마스크 스템핀(36) 주위에 소정 높이의 격벽(40)을 형성하여 마스크 스템핀(36)을 인접 스템핀(28)과 차단시키는 것이 바람직하다.

이러한 격벽(40)은 마스크 스템핀(36) 이외에 점선으로 도시한 바와 같이 비교적 고압인 포커스 전압을 인가하는 포커스 전압용 스템핀 주위에도 소정 높이로 형성될 수 있다.

그리고 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 전압 인가부재(38)가 스템(30)에 고정된 마스크 스템핀(36)과 전자총(14)의 양극(G4) 사이에 제공되어 이 둘을 전기적으로 연결하는데, 상기 전압 인가부재(38)는 마스크 스템핀(36)의 일끝단이 전자총(14) 양극(G4)까지 연장된 구성으로 이루어지거나, 별도의 도전체가 마스크 스템핀(36)과 양극(G4)에 각각 용접 등의 방법으로 부착된 구성으로 이루어질 수 있다.

이 두가지 경우 모두에 있어서, 전압 인가부재(38)에도 마스크 스템핀(36)과 동일한 고압이 공급되므로, 누설 전류에 의해 인접 그리드 전극에 공급된 전압 시그널에 영향을 미칠 수 있으므로, 이를 방지하기 위한 하나의 방안으로 확대도에서 도시한 바와 같이, 전압 인가부재(38) 외표면에 피복의 역할을 하는 절연부재(42)를 제공하여 전압 인가부재(38)를 외부로부터 절연시킨다.

이와 같이 전압 인가부재(38)를 인접 그리드 전극으로부터 절연시키는 절연부재(42)는 기본적인 절연 기능 이외에 고온에 충분히 견딜 수 있는 소재로 제작되어야 한다. 이는 벌브(8) 내부를 배기시킨 다음, 고주파 전극 열처리(bombardment)를 통해 벌브(8) 내부의 잔류 가스를 흡착시켜 제거하는데, 이 고주파 전극 열처리 과정이 대략 800℃ 이하의 고온에서 행해지기 때문이다.

다른 실시예로서 상기 전압 인가부재(38)는 도 5에서 도시한 바와 같이, 어느 하나의 비드 글래스(44)에 고정 설치될 수 있으며, 이 경우 전압 인가부재(38)는 고압 공급에 의한 인접 그리드 전극과의 전기적 영향을 최소화하면서 비드 글래스(44) 표면을 따라 마스크 스템핀(36)과 전자총(14)의 양극(G4)을 전기적으로 연결하여 마스크 전압을 전달하게 된다.

상기 구성에 의해, 외부 세트회로에서 마스크 스템핀(36)에 마스크 전압을 제공하면, 마스크 전압은 전압 인가부재(38)를 통해 전자총(14)의 양극(G4)에 전달되며, 도 1에서 도시한 바와 같이 전자총(14)의 양극(G4)에 부착된 실드컵(46)과 벌브 스페이서(48)를 통해 펀넬(4) 내면의 내장 흑연막(24)에 전달된 다음, 내장 흑연막(24)과 마스크 프레임(18)을 연결하는 컨택트 스프링(50)에 의해 마스크 프레임(18)에 전달되어 최종 섀도우 마스크(16)에 인가된다.

따라서 본 실시예는 애노드 버튼 대신, 마스크 스템핀(36)으로부터 컨택트 스프링(50)에 이르는 전압 전달 경로를 따라 마스크 전압을 제공하므로, 형광막 스크린(10)에 인가되는 스크린 전압과의 상호 영향을 최소화하면서 특정의 마스크 전압을 섀도우 마스크(16)에 용이하게 제공할 수 있다.

한편, 형광막 스크린(10)으로의 전압 인가는 공지의 애노드 버튼을 통해 실현될 수 있는데, 도 6은 벌브의 내면 구조만을 선택적으로 도시한 단면도로서, 일례로 애노드 버튼(52)과 형광막 스크린(10)을 전기적으로 연결하면서 내장 흑연막(24)과 절연 상태를 유지하는 별도의 도전막(54)을 제공하여 이를 통해 형광막 스크린(10)으로 스크린 전압을 공급할 수 있다.

즉 펀넬(4) 내표면과 페이스 패널(2) 내표면으로 애노드 버튼(52)과 형광막 스크린(10)을 연결하는 도전막(54)을 형성하고, 상기 도전막(54) 표면으로 내장 흑연막(24)과의 절연을 위한 절연막(56)을 형성하며, 펀넬(4) 내표면으로 내장 흑연막(24)을 형성하여, 애노드 버튼(52)으로 공급된 스크린 전압이 마스크 전압과 통전되는 일 없이 상기 도전막(54)을 통하여 형광막 스크린(10)에 공급되도록 한다.

이와 같이 본 실시예는 마스크 스템핀(36)과 전자총(14)의 양극(G4)을 통하여 스크린 전압과 별도의 마스크 전압을 섀도우 마스크(16)에 안정적으로 공급할 수 있으므로, 정밀한 전자빔 제어가 가능하여 안정된 화면 품질을 구현할 수 있다.

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

이와 같이 본 발명은 마스크 전압 공급원을 스크린 전압 공급원과 분리시켜 마스크 스템핀과 전자총의 양극을 통하여 섀도우 마스크에 마스크 전압을 공급한다. 이로서 형광막 스크린과 섀도우 마스크에 차등 전위를 안정적으로 공급하며, 공급된 차등 전위를 안정적으로 유지할 수 있으므로 정밀한 전자빔 제어가 가능하여 안정된 화면 품질을 구현할 수 있다.

또한 마스크 전압 공급을 위한 상기 구성은 세트회로에 마스크 전압을 인가하는 부분만 추가하면, 기존 구성의 스템과 전자총에 용이하게 적용될 수 있으므로, 음극선관의 재설계 작업이 용이하고, 재설계에 따른 추가 작업 공정이 최소화되어 생산성이 향상되며, 양산에 적합한 장점을 갖는다.

Claims (8)

1. 페이스 패널 내면에 형성되며 스크린 전압을 공급받는 형광막 스크린과, 스템에 의해 넥크부 내주면에 고정되어 형광막 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 페이스 패널과 넥크부를 연결하며 내표면으로 내장 흑연막이 도포되는 펀넬과, 형광막 스크린과 절연 상태를 유지하면서 마스크 전압을 공급받아 형광막 스크린과의 사이에 가속 전계를 형성하는 섀도우 마스크를 포함하며,

   상기 스템에 마스크 전압 공급을 위한 별도의 마스크 스템핀을 구비하고, 상기 마스크 스템핀과 전자총의 양극을 연결하는 전압 인가부재를 제공하여 마스크 스템핀과 전자총의 양극 및 내장 흑연막을 통하여 섀도우 마스크에 마스크 전압을 공급함을 특징으로 하는 바이-포텐셜 마스크형 음극선관.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 마스크 스템핀은 그 주위로 인접 마스크 스템핀과의 전기적 영향을 차단하기 위한 소정 높이의 격벽을 형성하는 바이-포텐셜 마스크형 음극선관.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 전압 인가부재는 마스크 스템핀의 일끝단이 전자총의 양극까지 연장된 구성으로 이루어지는 바이-포텐셜 마스크형 음극선관.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 전압 인가부재는 마스크 스템핀과 전자총의 양극에 양끝단이 각각 고정되어 이들을 연결하는 별도의 도전체로 구성되는 바이-포텐셜 마스크형 음극선관.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 전압 인가부재는 외표면에 절연물질이 도포되어 인접 그리드 전극과 전기적으로 절연되는 바이-포텐셜 마스크형 음극선관.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 전압 인가부재는 어느 하나의 비드 글래스에 고정 설치되는 바이-포텐셜 마스크형 음극선관.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 펀넬에 구비된 애노드 버튼과 형광막 스크린을 연결하면서 내장 흑연막과 절연되는 도전막을 더욱 포함하여 애노드 버튼으로 공급된 스크린 전압을 형광막 스크린에 공급하는 바이-포텐셜 마스크형 음극선관.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 도전막은 내장 흑연막과의 사이에 절연막을 구비하여 내장 흑연막과 전기적으로 절연되는 바이-포텐셜 마스크형 음극선관.