KR100688901B1

KR100688901B1 - 음극선관 섀도우마스크의 하울링 방지 구조

Info

Publication number: KR100688901B1
Application number: KR1019990021687A
Authority: KR
Inventors: 박윤산
Original assignee: 주식회사 엘지이아이
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2007-03-15
Also published as: KR20010002082A; CN1178267C; CN1279499A; US6590325B1

Abstract

본 발명은 섀도우마스크의 하울링을 방지하기 위한 것으로서, 내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 전자총에서 방출된 전자빔의 색선별 역할을 하는 섀도우마스크와, 섀도우마스크의 장변 모서리와 결부되고 소정의 연결수단을 통해 상기 섀도우마스크를 패널에 지지하여 수직 방향으로 장력을 인가하는 프레임을 구비한 음극선관에 있어서, 섀도우마스크는 전자빔의 색선별 역할을 하는 홀이 형성된 유효면과, 스크린을 형성하지 않는 비유효면, 및 비유효면의 단변 모서리를 따라 수평 방향으로 일정 수평길이를 갖는 절곡 형태의 판을 연장하여 형성시킨 하울링 방지 부재를 구비함으로써, 섀도우마스크의 가장자리 부분의 관성 모멘트와 고유 진동수가 높아져 섀도우마스크의 가장자리 부분에서도 상하 진동에 의한 하울링 특성이 개선됨에 따라 외란으로 인한 섀도우마스크의 진동으로 인해 전자빔이 섀도우마스크의 가장자리 부분에서 홀을 제대로 통과하지 못하는 빔 렌딩 에러를 최소화하여 충격이나 음파 등의 외란에도 불구하고 보다 고화질의 영상을 구현할 수 있는 음극선관 섀도우마스크의 하울링 방지 구조에 관한 것이다.

Description

음극선관 섀도우마스크의 하울링 방지 구조{Structure for preventing howling of shadowmask in cathode-ray tube}

도 1은 종래 기술에 의한 패널과 섀도우마스크의 어셈블리를 나타낸 측면 단면도이고,

도 2는 도 1의 섀도우마스크의 외관을 보다 상세하게 나타낸 사시도이고,

도 3은 종래 기술에 의한 섀도우마스크의 하울링 방지장치를 도시한 일례로서, 도 3의 (a)는 섀도우마스크의 유효면에 댐퍼 와이어를 감은 것을 나타냈고, 도 3의 (b)는 섀도우마스크의 비유효면에 클립을 부착한 경우를 나타냈으며,

도 4는 일반적인 음극선관의 일부 단면을 나타낸 측면도이고,

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 섀도우마스크의 하울링 방지 구조를 도시한 사시도로서, 도 5의 (a)는 섀도우마스크의 정면 사시도이고, 도 5의 (b)는 섀도우마스크의 배면 사시도이며,

도 6은 본 발명과 종래 기술에 따른 섀도우마스크의 진동모드를 나타낸 도면으로서, 도 6의 (a)는 하울링 방지장치가 없는 종래의 진동모드이고, 도 6의 (b)는 하울링 방지장치(절곡부)가 결부된 본 발명의 진동모드이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

11: 패널 15: 퍼넬

20: 형광면 25: 섀도우마스크

26: 섀도우마스크에 형성된 홀 27: 섀도우마스크의 유효면

28: 섀도우마스크의 비유효면 29: 하울링 방지부재(절곡부)

40: 메인 프레임 42: 서브 프레임

본 발명은 컬러 수상관, 컬러 모니터 등의 음극선관용 섀도우마스크의 구조에 관한 것으로, 특히 섀도우마스크의 비유효면의 단변 모서리를 따라 수평방향으로 절곡부를 연장하여 형성함으로써, 섀도우마스크의 가장자리 부분의 강성을 높여 고유 주파수를 증가시켜 섀도우마스크의 가장자리 부분의 하울링 특성을 향상시킨 음극선관 섀도우마스크의 하울링 방지 구조에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관은 외부 충격이나 음파 등의 외란으로 인하여 메인 프레임과 결부된 섀도우마스크가 진동하여 전자빔이 섀도우마스크의 홀을 통하여 형광면의 각 화소에 정확하게 집속되지 못하여 화질이 저하되는 하울링 현상이 발생한다.

업계 전반에서는 상기와 같은 하울링 현상을 최소화하기 위하여 메인 프레임의 구조를 변형시키거나 메인 프레임을 지지하는 스프링의 재료나 구조를 변형시키는 등의 여러 가지 방법들이 제시되고 있으나, 여전히 메인 프레임의 진동과 함께 연동되는 섀도우마스크의 떨림으로 인해 발생되는 하울링 현상을 근본적으로 제거 하는 데는 그 한계가 있었다.

도 1은 종래 기술에 의한 패널과 섀도우마스크의 어셈블리를 나타낸 측면 단면도로서, 패널(1)과 스프링(2)과 메인 프레임(3) 및 섀도우마스크(5)이 음극선관의 내부에 설치되어 있다.

상기 패널(1)은 그 내면에 형광체 스크린을 갖고 있고, 섀도우마스크(5)는 전자총에서 방출된 전자빔을 색선별을 하여 형광체 스크린의 각 화소에 집속시키며, 메인 프레임(3)은 스프링(2)을 통해 섀도우마스크(5)를 패널(1)에 지지시키도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 섀도우마스크(5)는 메인 프레임(3)에 의해 장력이 인가되어 있으며, 메인 프레임(3)은 통상 4개(상하좌우)의 판 스프링(2)에 의해 음극선관의 전면 유리인 패널(1)에 지지되어 있다.

그리고, 스프링(2)은 메인 프레임(3)을 지지하는 역할 외에도 외부에서 전달되는 진동을 완충시켜 주는 역할을 해야 하기 때문에 메인 프레임(3)보다 강성이 매우 작게 설계되어져 있으며, 강성을 작게 하기 위해서 일반적으로 얇은 두께의 판 스프링 구조로 형성되어 있다.

도 2는 도 1의 섀도우마스크의 외관을 보다 상세하게 나타낸 사시도로서, 스프링(2)과 메인 프레임(3) 및 섀도우마스크(5)를 보다 상세하게 나타냈다.

도시한 바와 같이 메인 프레임(3)은 섀도우마스크(5)와 결부되어 섀도우마스크(5)에 장력을 인가하며, 메인 프레임(3)의 상하좌우에 설치된 스프링(2)을 통해서 패널(1)에 고정되어 있다.

그리고, 섀도우마스크(5)는 전자빔을 형광면의 각 화소로 집속하기 위한 다수개의 홀(6)이 뚫린 유효면(7)과 유효면(7)의 외곽에 형성된 비유효면(8)으로 구성되어 있고, 섀도우마스크(5)의 장변(가로)의 모서리 부분이 메인 프레임(3)과 결부되어 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 섀도우마스크(5)는 마스크에 가해지는 장력이 충분하지 않으면 외부의 진동에 의해 하울링 현상이 심하게 나타나게 된다.

섀도우마스크(5)는 외부 충격에 의해 상하 진동을 하여도 섀도우마스크(5)의 중앙부는 전자빔의 입사각도가 크지 않아 하울링 현상이 눈에 쉽게 식별되지 않지만 유효면(7)의 가장자리 부분은 섀도우마스크(5)가 조금만 진동하여도 전자빔의 입사각도가 커서 전자빔이 형광체를 타격할 때 섀도우마스크(5)의 상하 진동에 의해 전자빔이 심하게 움직이고 결과적으로 하울링 특성이 나빠지게 된다.

따라서, 도 3과 같이 섀도우마스크(5)에 진동감쇠 장치를 부착하는 데, 도 3의 (a)와 같이 서브 프레임(3')의 좌, 우측에 스프링(3'')을 부착하여 댐퍼 와이어(9)를 연결함에 따라 댐퍼 와이어(9)가 섀도우마스크의 진동을 강제 구속함으로써 진동을 감소시키지만 댐퍼 와이어(9)가 섀도우마스크의 유효면(7)에 놓이므로 와이어(9)에 의해 결국 전자빔의 차단이 생겨 스크린 상의 가로 방향으로 어두운 그림자가 생기는 문제가 있으며, 와이어(9)의 부착 공정에 따른 재료비가 상승하게 되었다.

다른 진동감소 장치로 도 3의 (b)와 같이 섀도우마스크(5)의 좌우측 유효면(7)의 바깥 부분에 클립(10)을 부착하여 섀도우마스크(5)와 클립(10)과의 마찰에 의해 진동 진폭 및 진동 시간을 줄이는 기능이지만 효과가 크지 않고, 제조공정에서 부착공정 및 클립(10)을 제작하는 재료비 부담이 가중되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상하 수직방향의 장력을 갖는 섀도우마스크의 좌, 우 모서리를 따라 수평방향으로 절곡부를 연장하여 형성시킴으로써, 섀도우마스크의 가장자리 부분의 관성 모멘트와 고유 진동수가 높아져 섀도우마스크의 가장자리 부분에서도 상하 진동에 의한 하울링 특성을 개선한 음극선관 섀도우마스크의 하울링 방지 구조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 섀도우마스크의 구조는, 내면에 형광체 스크린을 갖는 패널, 전자총에서 방출된 전자빔의 색선별 역할을 하는 섀도우마스크, 상기 섀도우마스크의 장변 모서리와 결부되고 소정의 연결수단을 통해 상기 섀도우마스크를 패널에 지지하여 수직 방향으로 장력을 인가하는 프레임을 구비한 음극선관에 있어서:

상기 섀도우마스크는,

전자빔의 색선별 역할을 하는 홀이 형성된 유효면;

스크린을 형성하지 않는 비유효면; 및

상기 비유효면의 단변 모서리를 따라 수평 방향으로 일정 길이를 가지고 절곡된 하울링 방지 부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.

도 4는 일반적인 음극선관의 일부 단면을 나타낸 측면도로서, 패널(11), 퍼넬(15), 섀도우마스크(20), 형광면(25), 편향요크(30), 메인 프레임(40), 스프링(45), 인너쉴드(50), 마그네트(55) 및 보강밴드(60)를 구비한다.

음극선관은 동도면과 같이 패널(11)이라고 하는 전면 유리와 퍼넬(15)이라고 하는 후면 유리가 연이어서 결부되고, 패널(11)의 내면에는 소정의 발광 역할을 하는 형광면(20)과, 소정의 형광체가 발광되도록 전자빔(35)을 선별하고 집속하는 섀도우마스크(25)와, 섀도우마스크(25)를 지지하는 메인 프레임(40)과, 메인 프레임(40)을 패널(11)에 결부시키는 스프링(45)과, 음극선관의 동작 중 외부로부터 미치는 지자기의 영향을 차폐하는 인너쉴드(50)가 메인 프레임(40)에 고정된 채로 고진공으로 밀폐되어 있다.

상기와 같이 구성된 음극선관은 외부로부터 인가된 양극전압에 따라 퍼넬(15)의 네크에 내장된 전자총에서 발사된 전자빔(35)이 패널(11) 내면에 형성된 특정 형광면(20)을 타격하게 되는 데, 이때 이 전자빔은 형광면(20)에 도달하기 전 편향요크(30)에 의해서 상하좌우로 편향되어 섀도우마스크(25)에 난 홀을 통하여 형광면을 주사하게 된다.

아울러, 전자빔(35)이 대상 형광면(20)를 정확하게 타격하도록 그 진행 궤도를 수정해 주는 2, 4, 6극의 마그네트(55)가 있어 색순도의 불량을 방지해 준다.

이러한 음극선관은 내부가 고진공으로 이루어져 있기 때문에 외부의 충격에 의해 쉽게 폭축(爆縮)이 일어날 수 있으므로 이것을 방지하기 위하여 패널(11)과 퍼넬(15)이 대기압에 견딜 수 있는 고강도의 구조로 설계하며, 또한 패널(11)의 스커트(skirt) 부분에 보강밴드(60)를 장착함으로써 고진공 상태의 음극선관이 받는 응력을 최대한으로 분산하고, 내충격 성능을 확보하고 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 섀도우마스크의 하울링 방지 구조를 도시한 사시도로서, 도 5의 (a)는 섀도우마스크의 정면 사시도이고, 도 5의 (b)는 섀도우마스크의 배면 사시도이며, 도 6은 도 5의 섀도우마스크에 인가되는 장력(T)을 설명하기 위해 도시한 도면으로서, 도 4를 참조하여 살펴보고자 한다.

도 5의 (a)는 섀도우마스크(25)의 장변 모서리를 따라 결부되어 마스크를 지지하는 메인 프레임(40)과, 섀도우마스크(25)와 이격되어 설치되고 섀도우마스크(25)의 상, 하 양쪽에 설치된 메인 프레임(40)을 수직으로 상호 결부시키는 보조 프레임(42)을 도시하였으며, 섀도우마스크(25)는 다수개의 홀(26)이 뚫린 유효면(27)과, 유효면(27)의 바깥 영역으로 홀(26)이 없는 비유효면(28)과, 메인 프레임(40)과 결부되지 않은 부분 즉, 비유효면(28)의 단변 모서리를 따라 X축 방향으로 절곡부(29)가 연장된 하울링 방지부재가 더 형성된 구조로 구성되어 있다.

상기 하울링 방지부재(29)는 도면에 도시된 바와 같이 가늘고 얇은 판으로 이루어져 있고, 섀도우마스크(25)의 비유효면(28)의 단변 모서리를 따라 일정 각도를 이루며 X축 방향으로 연장된 상태로 결부되어 있다.

도 5의 (b)는 섀도우마스크(25)를 뒤쪽에서 본 배면(背面) 사시도로서, 섀도우마스크(25)와 절곡부(29)만을 도시하여 그 결부 상태를 보다 더 상세하게 알 수 있다.

즉, 메인 프레임(40)이 섀도우마스크(25)의 상하 장변 모서리를 따라 결부되어 상하 수직방향으로 장력(T)을 갖는 섀도우마스크에서 비유효면(28)의 좌, 우측 모서리 부분을 수평방향으로 절곡부를 연장하여 형성함으로써, 비유효면의 단변 부분의 강성을 높여 하울링 특성을 향상시키는 것이다.

아울러, 수학식을 이용하여 섀도우마스크의 고유 진동수(f)를 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로, 동일한 재질, 동일한 길이, 동일한 탄성계수를 갖는 섀도우마스크에서 관성 모멘트(I)를 높이면 고유 진동수(f)가 높아짐과 아울러 강성도 높아지게 된다.

변형에 대하여 저항하는 성질인 관성 모멘트(I)를 높이기 위해서 섀도우마스크(25)의 좌, 우 비유효면(28)을 도 5의 (b)와 같이 절곡함으로써 높은 관성 모멘트(I)를 취하므로 고유 진동수(f)를 상승시키는 효과를 나타낸다.

그러나, 하울링 방지부재인 절곡부(29)의 수평길이(b₂)가 길수록 X축으로 관성 모멘트(I)가 커져 고유 진동수(f)는 높지만 아래 수학식 2에서와 같이 Y축 관성 모멘트(I)는 작아 고유 진동수(f)가 낮아 절곡부(29)가 진동을 일으킬 수 있다.

따라서, 하울링 현상에 직접적인 영향을 주는 X축 관성 모멘트(I)가 크고 절곡된 부분의 Y축 관성 모멘트(I)가 작지 않은 절곡부(29)의 수평길이(b₂)는 상기 식(1)과 식(3)의 최적점으로 비유효면(28)의 수평길이(b₁)의 10％이하로 절곡할 경우 X축 관성 모멘트(I)가 크지 않아 고유 진동수(f)의 상승에 의한 강성이 크지 않 아 효과가 충분하지 않으며, 비유효면(28)의 수평길이(b₁)의 60％ 이상으로 절곡할 경우 Y축 관성 모멘트(I)가 작아 절곡부(29)의 수평길이(b₂)가 진동을 유발하므로 절곡부(29)의 수평길이(b₂)는 비유효면(28)의 수평길이(b₁)의 10％ 이상으로 하고, 비유효면(28)의 수평길이(b₁)의 60％ 이하로 절곡 수평길이(b₂)를 설정하여야 강성 증대에 의한 고유 진동수(f)의 상승 효과가 크다.

아울러, 절곡부(29)의 절곡 각도의 크기에 대해 관성 모멘트(I)의 차이가 크게 없으므로 작업성을 고려하여 절곡하면 된다.

한편, 하울링 방지부재인 절곡부(29)는 비유효면(28)의 단변 모서리를 따라 섀도우마스크(25)에 결부시킬 수도 있지만, 섀도우마스크(25)의 제조상에 있어서 단변 방향의 비유효면(28)을 X축 방향으로 더 연장하여 섀도우마스크(25)와 일체로 제조할 수도 있다.

도 6은 본 발명과 종래 기술에 따른 섀도우마스크의 진동모드를 나타낸 도면으로서, 도 6의 (a)는 하울링 방지부재가 없는 종래의 진동모드이고, 도 6의 (b)는 하울링 방지부재가 결부된 본 발명의 진동모드이다.

일반적으로 섀도우마스크(5)는 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 넓고 얇은 판으로 이루어졌을 뿐만 아니라 수직 방향으로만 장력(T)이 인가되어 있기 때문에 외란에 따른 비유효면(28)의 좌, 우측 부분에서 진동이 발생하기 쉽다.

따라서, 미 도시한 메인 프레임(3)이 진동하면 그와 결부된 섀도우마스크(5)의 중심부는 진동이 약하지만, 좌, 우 가장자리 부분은 일정 진폭을 가진 진동수로 심하게 진동하게 된다.

하지만, 도 5의 (b)와 같이 섀도우마스크(25)의 비유효면(28)의 단변을 따라 하울링 방지부재인 절곡부(29)를 형성시키면, 비유효면(28)의 좌, 우 가장자리 부분의 강성이 높아져 비유효면(28)의 좌, 우측 가장자리 부분의 고유 진동수(f)가 섀도우마스크(25)의 고유 진동수보다 높아지므로, 도 6의 (b)와 같이 섀도우마스크(25)에 진동이 발생하여도 하울링 방지부재(29)의 다른 진동수로 인해 섀도우마스크(25)의 진동과 하울링 방지부재(29)의 진동이 서로 상쇄되어 진동을 감소시키게 되는 것을 볼 수 있다.

상기에서 도 5와 같이 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만, 섀도우마스크의 제조상에서 섀도우마스크의 비유효면의 좌, 우측 가장자리 부분을 마스크와 일체로 하여 연장하여 제작하는 등 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

따라서, 본 발명에서는 상하 수직방향의 장력을 갖는 섀도우마스크의 좌, 우 모서리를 따라 수평방향으로 절곡부를 연장하여 형성시킴으로써, 섀도우마스크의 가장자리 부분의 관성 모멘트와 고유 진동수가 높아져 섀도우마스크의 가장자리 부분에서도 상하 진동에 의한 하울링 특성이 개선됨에 따라 외란으로 인한 섀도우마스크의 진동으로 인해 전자빔이 섀도우마스크의 가장자리 부분에서 홀을 제대로 통과하지 못하는 빔 렌딩 에러를 최소화하여 충격이나 음파 등의 외란에도 불구하고 보다 고화질의 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims

내면에 형광체 스크린을 갖는 패널, 전자총에서 방출된 전자빔의 색선별 역할을 하는 섀도우마스크, 상기 섀도우마스크의 장변 모서리와 결부되고 소정의 연결수단을 통해 상기 섀도우마스크를 패널에 지지하여 수직 방향으로 장력을 인가하는 프레임을 구비한 음극선관에 있어서:

상기 섀도우마스크는,

전자빔의 색선별 역할을 하는 홀이 형성된 유효면;

스크린을 형성하지 않는 비유효면; 및

상기 비유효면의 단변 모서리를 따라 수평 방향으로 일정 길이를 가지고 절곡된 하울링 방지 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 음극선관 섀도우마스크의 하울링 방지 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 하울링 방지 부재는,

비유효면의 수평길이를 b₁라 하고, 하울링 방지 부재의 수평길이를 b₂라 할 때, 비유효면의 수평길이 b₁은 하울링 방지 부재의 수평길이 b₂를 포함하며, 0.1×b₁ ≤ b₂ ≤ 0.6×b₁으로 규정하는 것을 특징으로 하는 음극선관 섀도우마스크의 하울링 방지 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 하울링 방지 부재는,

섀도우마스크와 동일한 재료로 섀도우마스크와 일체로 제조한 판 형태의 절곡형인 것을 특징으로 하는 음극선관 섀도우마스크의 하울링 방지 구조.