KR100447653B1 - 칼라 음극선관용 마스크 어셈블리의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온 공정을 거친 후 새도우마스크의 장력이 감소하는 것을 방지하고 음극선관의 동작 중에 새도우마스크의 도밍 특성을 악화시키지 않도록 열 보상기구를 부착한 칼라 음극선관용 마스크 어셈블리의 구조에 관한 것이다.

본 발명의 기술적 수단은 칼라 음극선관에 있어서, 상기 각각의 서브프레임은 양 끝단에 위치한 메인프레임 부착부와 상기 양 끝단의 메인프레임 부착부의 일단에 연결되어 일정각도로 절곡된 경사부와 상기 양단의 경사부를 연결하는 연결부로 구성되며; 열 보상기구가 상기 서브프레임의 메인프레임 부착부, 경사부 및 일부의 연결부에 부착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 고온 열공정 과정에서 발생하는 새도우마스크의 응력 이완을 최소화하여 새도우마스크의 장력이 열 공정 후에도 줄어들지 않아 하울링 특성이 좋아지고, 음극선관 동작 중에서 발생하는 도밍 현상을 감소시킬 수 있으므로 화면 색순도 저하에 따른 문제점을 개선할 수 있다.

Description

칼라 음극선관용 마스크 어셈블리의 구조 { The Structure of The Mask Assembly For The C-CRT}

본 발명은 고온 공정을 거친 후 새도우마스크의 장력이 감소하는 것을 방지하고 음극선관의 동작 중에 새도우마스크의 도밍 특성을 악화시키지 않도록 열 보상기구를 부착한 칼라 음극선관용 마스크 어셈블리의 구조에 관한 것이다.

종래의 칼라 음극선관은 도 1에 도시된 바와 같이 내측면에 R, G, B의 형광면(4)이 도포되어 있고, 전면부에는 방폭수단이 고정되어 있는 패널(1)과, 상기 패널의 후단에 융착된 펀넬(2)과, 상기 펀넬의 네크부에 삽입되어 전자빔(6)을 방사하는 전자총(16)과, 상기 전자빔(6)을 편향시키는 편향요크(5)와, 상기 패널의 내측에 일정한 간격을 두고 장착되어 전자빔(6)이 통과하도록 다수의 구멍이 형성된 새도우마스크(3)와, 상기 새도우마스크가 패널 내면과 일정한 간격을 유지하도록 새도우마스크를 고정 지지하는 메인프레임(7) 및 상기 메인프레임 양단에 용접, 지지되는 서브프레임(15)과, 상기 프레임과 패널을 연결 지지하는 스프링(8)과, 음극선관이 외부 지자기의 영향을 적게 받도록 차폐하는 이너쉴드(9)와, 상기 패널의측면부 둘레에 설치되어 외부 충격을 방지하는 보강밴드(11)로 구성된다.

그리고 전자빔이 소정의 형광체에 정확히 타격을 하도록 진행궤도를 수정해 주는 마그네트(Magnet)(10)가 있어 색순도 불량을 방지한다.

상기 새도우마스크를 프레임에 용접하는 과정은 다음과 같다. 먼저 마스크 용접을 위해 메인프레임을 내측 방향으로 압축한 후 마스크를 압축된 메인프레임 양 끝단에 용접한다. 그런 다음 메인프레임에 가해진 압축을 제거하면 메인프레임의 회복력에 의해 마스크에 도 4의 화살표 방향으로 장력이 인가되는 것이다.

이때 상기 새도우마스크를 프레임에 용접한 상태에서 고온의 열 공정을 거치게 된다. 이때 마스크 어셈블리는 고온에서 열변형을 일으키게 되며, 새도우마스크 재료의 탄성한계를 초과하게 되면 소성변형 즉, 크리프(Creep) 변형이 발생한다.

상기와 같은 크리프 변형이 발생하면 장력이 가해진 새도우마스크의 장력감소현상이 발생한다. 열 공정 이후 장력저하현상이 발생하면 화면의 상태를 저하시킨다. 종래에는 상기 새도우마스크의 장력저하를 방지하기 위해서 도 2 및 도 3과 같이 서브프레임(15) 밑면에 프레임보다 열팽창계수가 큰 금속판인 열 보상기구(19)를 부착하였다. 즉, 마스크 어셈블리는 고온의 열 공정을 통과하면서 열팽창 계수 차이에 의한 바이메탈 효과로 인해 서브프레임(15)보다 열팽창계수가 큰 열 보상기구(19)가 열변형을 일으켜서 도 5와 같이 서브프레임(15)이 U자 형태로 변형되고 결국 새도우마스크가 받고 있던 장력이 감소되며, 이와 같이 장력이 감소된 상태에서 새도우마스크가 열 공정을 통과하게 되므로 크리프에 의해 발생하는 장력 저하가 감소되는 것이다. 즉, 열 공정에서 새도우마스크에 작용하는 응력(σ')은 상온에서의 응력(σ)보다 작다.

σ' ＜ σ

한편 음극선관 동작 시 전자총에서 나온 전자빔의 일부가 새도우마스크에 부딪치면서 열로 변하는데 이 열에 의해서 서브프레임이 U자 형상으로 변형을 일으키게 된다. 즉, 도 6에서 실선으로 표시한 것과 같이 서브프레임(15)이 변형되면서 새도우마스크(3)가 δ만큼 형광면(4) 방향으로 움직이게 되고(도밍 현상), 이로 인하여 전자총에서 발사된 전자빔(6)이 원래 위치에 정확히 도달하지 못하고 Δ만큼의 미스랜딩이 발생하여 화면의 색순도가 저하되는 문제점이 있다. 또한 종래의 열 보상기구는 평판 형상을 하고 있기 때문에 원하는 열 보상량을 얻기 위해서는 두께를 증가시켜야 하고, 따라서 재료비가 상승하게 된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 열 보상기구 용접 시 발생하는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특히 고온 공정을 거친 후 새도우마스크의 장력이 감소하는 것을 방지하고 음극선관의 동작 중에 새도우마스크의 도밍 특성을 악화시키지 않도록 열 보상기구를 부착한 칼라 음극선관용 마스크 어셈블리의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 음극선관의 구조도,

도 2는 종래의 마스크어셈블리의 평면도,

도 3은 종래의 마스크어셈블리의 사시도,

도 4는 새도우마스크에 가해지는 응력의 방향을 나타낸 도,

도 5는 열 공정에서의 프레임 변형을 나타낸 도,

도 6은 프레임 변형으로 인한 미스랜딩 및 도밍 현상을 나타낸 도,

도 7은 본 발명의 열 보정기구를 부착한 마스크어셈블리를 나타낸 도,

도 8은 본 발명의 열 보상기구의 두께에 대한 서브프레임 두께의 비에 따른 새도우마스크의 응력과 도밍량을 나타낸 도,

도 9는 본 발명의 열 보상기구의 폭에 대한 서브프레임 폭의 비에 따른 새도우마스크의 응력과 도밍량을 나타낸 도 및

도 10은 본 발명의 열 보상기구의 길이에 대한 서브프레임 길이의 비에 따른 새도우마스크의 응력과 도밍량을 나타낸 도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 패널 3 : 새도우마스크

8 : 스프링 7 : 메인프레임

15 : 서브프레임 19 : 열 보상기구

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 펀넬의 네크부에 장착되어 상기 형광면을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색 선별 역할을 하는 텐션 타입의 새도우마스크와, 상기 새도우마스크를 고정 지지하는 두 개의 메인프레임과 상기 두 개의 메인프레임 양단을 지지하는 두 개의 서브프레임으로 구성된 프레임을 포함하는 칼라 음극선관에 있어서, 상기 각각의 서브프레임은 양 끝단에 위치한 메인프레임 부착부와 상기 양 끝단의 메인프레임 부착부의 일단에 연결되어 일정각도로 절곡된 경사부와 상기 양단의 경사부를 연결하는 연결부로 구성되며; 열 보상기구가 상기 서브프레임의 메인프레임 부착부, 경사부 및 일부의 연결부에 부착되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 마스크 어셈블리 구조에 있어서 새도우마스크(3)를 지지하는 메인프레임(7) 그리고 탄성 지지체 역할을 하는 서브프레임(15), 메인프레임(7)과 서브프레임(15)을 지지하는 스프링(8)의 구조는 종래의 구성과 동일하며, 다만 상기 서브프레임 하부에 부착되어 바이메탈 작용을 하는 열 보상기구(19)의 기하하적 구조를 변형하여 크리프 특성에 의한 새도우마스크 응력 이완에 효율적으로 대응하면서 도밍량을 최소화시킬 수 있는 구조를 제시하고자 한다.

상기 서브프레임은 양 끝단에 위치한 메인프레임 부착부와 상기 양 끝단의 메인프레임 부착부의 일단에 연결되어 일정각도로 절곡된 경사부와 상기 양단의 경사부를 연결하는 연결부로 구성된다.

또한 본 발명의 열 보상기구(19)는 도 7과 같이 일정한 두께(t), 폭(b'), 길이(l')를 가지며 상기 서브프레임의 각도를 따라 절곡된 형상의 구조로 되어 있다. 상기 열 보상기구의 열팽창계수는 약 1.5×10^-5∼2.5×10^-5로써 일반적으로 쉽게 구할 수 있는 재질로 구성된다. 또한 도시한 바와 같이 상기 열 보상기구를 한 번 이상 절곡시킴으로써 두께를 증가시키지 않으면서도 열 보상작용의 효과를 증가시킬 수 있도록 하였다.

상기 열 보상기구는 약 470℃의 고온 열 공정에서는 새도우마스크에 작용하는 응력을 작게하여 크리프 특성을 우수하게 해야한다. 반면에 과도하게 열 보상이 되면 열 보상기구가 음극선관 동작 중에도 바이메탈 작용을 일으켜서 도밍 현상에 의해 화면 색순도를 떨어뜨리게 된다.

따라서 본 발명은 열 공정 중 새도우마스크에 작용하는 응력과 도밍량을 각각 20kgf/㎟와 50㎛이하로 유지하도록 열 보상기구를 설계하고자 한다. 본 발명에서는 상기 제시한 범위를 만족하는 열 보상기구의 두께(t), 폭(b'), 길이(l')의 최적값을 시뮬레이션을 통해 구하였다.

먼저 도 8은 열 보상기구의 두께(t)에 대한 서브프레임 두께(h)의 비(h/t)를 변화시키면서 새도우마스크에 작용하는 응력과 도밍량을 계산한 결과이다. 상기 그래프에서 알 수 있듯이 열 보상기구의 두께(t)에 대한 서브프레임 두께(h)의 비(h/t)가 클수록 새도우마스크에 작용하는 응력은 커지고 바이메탈 효과는 감소되어 크리프 특성은 나빠지고 음극선관 동작 중 새도우마스크의 도밍량은 작아지는것을 알 수 있다. 그러므로 열 보상기구의 두께(t)에 대한 서브프레임 두께(h)의 비(h/t)가 4~8일 때 크리프 특성이 우수하면서도 도밍량을 작게 할 수 있다.

도 9는 열 보상기구의 폭(b')에 대한 서브프레임 폭(b)의 비(b/b')에 따른 응력과 도밍량을 나타낸 그래프이다. 상기 도 8과 마찬가지 개념으로 열 보상기구의 폭(b')에 대한 서브프레임 폭(b)의 비(b/b')가 0.8~1.3일 경우 크리프 특성이 우수하면서도 도밍량이 작다.

또한 도 10은 열 보상기구의 길이(l')에 대한 서브프레임의 1/2길이(l)의 비(l/l')에 대한 응력과 도밍량의 관계를 도시한 것이다. 이 경우도 상기 열 보상기구의 두께 및 폭과 마찬가지로 상기 길이의 비(l/l')가 0.8~1.3일 경우 크리프 특성이 우수하고 도밍량이 작다.

상기 도 8, 도 9 및 도 10에서 알 수 있듯이 본 발명의 열 보상기구는 하기 식들을 만족할 때 새도우마스크에 작용하는 응력을 감소시켜서 크리프특성이 우수하고 음극선관 동작 중 새도우마스크의 도밍량이 감소하여 전자빔의 미스랜딩을 방지할 수 있다.

4 ＜ h / t ＜ 8

0.8 ＜ b / b' ＜ 1.3

0.8 ＜ l / l' ＜ 1.3

상기 기술한 바와 같이 본 발명은 음극선관용 마스크 어셈블리에 있어서, 고온 열 공정 과정에서 발생하는 크리프 문제에 효과적으로 대응하면서 도밍 특성을 최소화할 수 있는 구조를 가지는 열 보상기구를 부착함으로써 고온 열 공정 과정에서 발생하는 새도우마스크의 응력 이완을 최소화하여 새도우마스크의 장력이 열 공정 후에도 줄어들지 않아 하울링 특성이 좋아진다. 또한 음극선관 동작 중에서 발생하는 도밍 현상을 감소시킬 수 있으므로 화면 색순도 저하에 따른 문제점을 개선할 수 있고, 열 보상기구의 두께를 증가시킬 필요가 없으므로 재료비용을 절감할 수 있다.

Claims (7)

1. 내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 펀넬의 네크부에 장착되어 상기 형광면을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색 선별 역할을 하는 텐션 타입의 새도우마스크와, 상기 새도우마스크를 고정 지지하는 두 개의 메인프레임과 상기 두 개의 메인프레임 양단을 지지하는 두 개의 서브프레임으로 구성된 프레임을 포함하는 칼라 음극선관에 있어서,

   상기 각각의 서브프레임은 양 끝단에 위치한 메인프레임 부착부와 상기 양 끝단의 메인프레임 부착부의 일단에 연결되어 일정각도로 절곡된 경사부와 상기 양단의 경사부를 연결하는 연결부로 구성되며;

   열 보상기구가 상기 서브프레임의 메인프레임 부착부, 경사부 및 일부의 연결부에 부착되며,

   상기 열 보상기구의 두께에 대한 서브프레임 두께의 비가 4~8인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
2. 내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 펀넬의 네크부에 장착되어 상기 형광면을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색 선별 역할을 하는 텐션 타입의 새도우마스크와, 상기 새도우마스크를 고정 지지하는 두 개의 메인프레임과 상기 두 개의 메인프레임 양단을 지지하는 두 개의 서브프레임으로 구성된 프레임을 포함하는 칼라 음극선관에 있어서,

   상기 각각의 서브프레임은 양 끝단에 위치한 메인프레임 부착부와 상기 양 끝단의 메인프레임 부착부의 일단에 연결되어 일정각도로 절곡된 경사부와 상기 양단의 경사부를 연결하는 연결부로 구성되며;

   열 보상기구가 상기 서브프레임의 메인프레임 부착부, 경사부 및 일부의 연결부에 부착되며,

   열 보상기구의 폭에 대한 상기 서브프레임 폭의 비가 0.8~1.3인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
3. 내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 펀넬의 네크부에 장착되어 상기 형광면을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색 선별 역할을 하는 텐션 타입의 새도우마스크와, 상기 새도우마스크를 고정 지지하는 두 개의 메인프레임과 상기 두 개의 메인프레임 양단을 지지하는 두 개의 서브프레임으로 구성된 프레임을 포함하는 칼라 음극선관에 있어서,

   상기 각각의 서브프레임은 양 끝단에 위치한 메인프레임 부착부와 상기 양 끝단의 메인프레임 부착부의 일단에 연결되어 일정각도로 절곡된 경사부와 상기 양단의 경사부를 연결하는 연결부로 구성되며;

   열 보상기구가 상기 서브프레임의 메인프레임 부착부, 경사부 및 일부의 연결부에 부착되며,

   상기 열 보상기구의 길이에 대한 상기 서브프레임 길이의 1/2의 비가 0.8~1.3인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
4. 내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 펀넬의 네크부에 장착되어 상기 형광면을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색 선별 역할을 하는 텐션 타입의 새도우마스크와, 상기 새도우마스크를 고정 지지하는 두 개의 메인프레임과 상기 두 개의 메인프레임 양단을 지지하는 두 개의 서브프레임으로 구성된 프레임을 포함하는 칼라 음극선관에 있어서,

   상기 서브프레임에 부착되는 열 보상기구가 적어도 한 번 이상 절곡된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 열 보상기구의 열팽창계수가 상기 서브프레임의 열팽창계수보다 큰 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 열 보상기구의 절곡 각도가 90°이상 180°이하인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
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