KR20030077046A - 진동 감쇠를 개선한 음극선관용 텐션 마스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진동 감쇠를 개선한 주파수 분포를 갖는 음극선관용 텐션 마스크를 제공한다. 이 텐션 마스크는 2개의 에지부(52) 사이에 중심부(50)를 포함한다. 이 텐션 마스크는 또한 그 에지부 사이에 포물선 주파수 분포를 갖고, 이에 따라 상기 중심부는 중심 주파수 분포값을 갖고, 상기 에지부는 상대적으로 낮은 주변 주파수 분포를 가지며, 상기 중심부 주파수 분포값과 에지부 주파수 분포값 사이의 변화 범위가 대략 8 ㎐ ≤△ ≤12 ㎐의 폐구간 내에 있는 것을 특징으로 한다.
Description
컬러 브라운관은 3개의 전자빔을 형성하여 브라운관의 화면으로 주사하는 전자총을 포함한다. 이 화면은 브라운관의 앞면의 안쪽 표면에 위치되고, 3개의 다른 발색 형광체 요소의 정렬을 포함한다. 그 전자총과 화면 사이에 놓인 어퍼쳐 마스크 (aperture mask)에 의해, 각각의 전자빔이 이 빔과 관련된 발색 형광체 요소만을 때리게 할 수 있다. 어퍼쳐 마스크는 브라운관 앞면의 안쪽 표면에 약간 평행하게 붙어있는 강제(steel) 등의 금속 박판이다. 어퍼쳐 마스크는 형성되거나 텐션될 수 있다.
어퍼쳐 마스크는 외부 소스(예를 들면, 브라운관 근처의 스피커)로부터의 진동의 영향을 받기 쉽다. 이러한 진동은 전자빔이 통과하는 구멍(aperture)의 위치를 변하게 하여, 가시 영상 표시에 변동을 일으킨다. 이상적으로, 이 진동은 상업적으로 실용적인 텔레비젼 브라운관을 생산하기 위하여 없애거나, 최소한으로 완화되어야 한다.
본 발명은 일반적으로 음극선관에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 말하면, 진동 감쇠를 개선한 주파수 분포를 갖는 텐션 마스크에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 텐션 마스크 프레임 조립체를 포함하는 컬러 브라운관을 부분 축단면으로 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 도 1의 텐션 마스크 프레임 조립체의 평면도이다.
도 3은 다양한 텐션 분포의 모델 형상을 도시하는 그래프도이다.
도 4는 주사 주파수에 의해 제한되는 마스크 텐션 범위를 보여주는 막대 그래프도이다.
도 5는 마스크 응력 대 주파수를 보여주는 그래프도이다.
도 6은 총 프레임 로드 대 주파수를 보여주는 그래프도이다.
도 7은 종래의 텐션 마스크 주파수 분포와 본 발명에 따른 텐션 마스크 주파수 분포를 비교하는 그래프도이다.
본 발명은 2개의 에지부 사이의 중심부가 있고, 이 에지부 사이에 포물선 주파수 분포를 갖는 음극선관용 텐션 마스크를 제공한다. 그 중심부는 중심 주파수 분포값을 갖고, 그 에지부는 상대적으로 낮은 주변 주파수 분포값을 가지며, 이 중심 주파수 분포값과 에지부 주파수 분포값 사이의 변화 범위는 약 8 ㎐ ≤△ ≤12 ㎐의 폐구간 내에 있다.
본 발명의 이해를 용이하게 하기 위하여, 도면에 공통인 동일한 구성 요소를나타내는 데에는 가능하면 동일한 참조 부호가 이용되었다.
도 1은 직사각형 펀넬(18)에 의해 접속되는 직사각형 앞면 패널(14)과 환형 네크부(16)로 이루어지는 유리 용기(glass envelope)(12)가 있는 음극선관(10)을 도시한다. 이 펀넬(18)의 내부에는 애노드 버튼(20)으로부터 네크부(16)와 패널 (14)쪽으로 연장하여 있는 전도성 피착면(도시 생략)이 있다. 패널(14)은 가시 앞면(22)과 펀넬(18)에 유리 유약(26)에 의해 밀봉되는 주변 플랜지 또는 측벽(24)을 포함한다. 그 가시 앞면(22)의 내부 표면에 의해 3원색 형광체 화면(28)이 지탱된다. 이 화면(28)은 3개가 한쌍으로 배열되는 형광체 라인들이 있는 라인 스크린 (line screen)이며, 3개가 한쌍인 형광체 라인 각각은 3개의 색상마다 하나의 형광체 라인을 포함한다. 텐션 마스크를 갖는 텐션 마스크 프레임 조립체(30)는 화면 (28)에 대하여 소정의 거리에 착탈가능하게 장착된다. 전자총(32)(도 1에 파선에 의해 개략적으로 도시됨)은 네크부(16) 내의 중심에 장착되어, 수렴 경로를 따라 화면(28)에 마스크를 통해 도달하는 3개의 일렬로 늘어선 전자빔, 즉 하나의 중앙빔과 2개의 측면빔을 발생시킨다.
음극선관(10)은 네크 접합부의 펀넬 주변에 도시되는 요크(34)와 같은 외부 자기 편향 요크(external magnetic deflection yoke)를 구비하여 이용하도록 설계된다. 이 요크(34)는, 기동할 때, 3개의 빔을 자기장에 제공함으로써, 그 빔이 화면(28) 위에 직사각형 레스터로 수평 및 수직으로 주사되도록 한다.
도 2에 보다 상세하게 도시되는 마스크 프레임 조립체(30)의 텐션 마스크는 2개의 긴 측면(36, 38) 및 2개의 짧은 측면(40, 42)을 포함하는 주변 프레임(39)과상호 접속된다. 텐션 마스크의 2개의 긴 측면(36, 38)은 음극선관의 중심 장축(X)에 평행하다. 이 텐션 마스크는 이 마스크의 단축에 평행한 복수의 금속 스트립 (44) 사이에 복수의 가늘고 긴 슬릿(46)이 있는 구멍부를 포함한다.
특히, 도 2에 도시된 텐션 마스크의 구멍부는 타이바(tie bar) 또는 망상 조직(webbed system)이다. 이 텐션 마스크는 중앙부(50)와, 짧은 측면(40, 42)의 모서리로부터 대략 0.5 인치인 마스크 에지부(52)와, 긴 측면(36, 38)의 에지로부터 대략 1.0 인치인 마스크의 긴 에지부(51)로 이루어진다. 2개의 마스크 에지부(52)는 음극선관(10)의 중심 단축(Y)에 평행하다. 2개의 마스크의 긴 에지부(51)는 음극선관(10)의 중심 장축(X)에 평행하고, 2개의 긴 측면(36, 38)을 따라 주변 프레임(39)에 부착된다.
텐션 마스크의 임의의 전체 수평(중심 장축, X) 치수에 걸쳐 고유 주파수 분포는 크기에 상관없이 임의의 음극선관과 기타 음극선관을 비교하는 유용한 방법을 제공한다. 유효하게, 그 고유 주파수 분포는 각 텐션 분포 및 텐션 마스크의 수직 치수의 함수이고, 음극선관들의 마이크로포닉 동작을 나타내는 보편적인 기준이다.
바람직한 실시예에 있어서, 고유 주파수 분포는 실질적으로 평활하고 연속적인 실질상의 포물선 함수이다. 그 고유 주파수 분포는 중심부(50)의 중심 주파수 분포 및 에지부(52)의 주변 주파수 분포를 포함하는 데, 그 중심 주파수 분포값은 구조적으로 주변 주파수 분포값보다 크다. 중심 주파수 분포의 최대값과 주변 주파수 분포의 최소값 사이의 차이는 대략 10㎐ 이다.
중심부(50)가 마스크 에지부(52)보다 텐션이 큰 경우를 마스크 "찌그러짐(frown)" 상태라 칭한다. 마스크 " 찌그러짐"은 마스크의 에지부(52)에 주로 영향을 미치는 기본적인 진동 모드이다. 변두리 감쇠 시스템(BDS : Border damping system), 즉 진동 감쇠기(vibration damper)는 진동 에너지를 효율적으로 감쇠시킬 수 있는데, 그 이유는 마스크의 에지부(52)에서의 진동에 의해 BDS가 트리거되기 때문이다.
중심부(50)가 마스크 에지부(52)보다 텐션이 작은 경우를 마스크 "스마일 (smile)"이라 칭한다. 이와 같이, 중심 주파수 분포값은 주변 주파수 분포값보다 작다. "스마일" 상태 동안에, 진동의 감쇠는, 진동 마스크가 중심부(50)의 운동에 의해 좌우되는 기본 모드를 가져, BDS를 트리거하지 않기 때문에 나빠진다.
고유 주파수 분포가 균일하거나 일정한 경우에, 중심 주파수 분포 및 주변 주파수 분포의 값들은 실질적으로 비슷하다. 이러한 예를 구현하기는 어렵다. 그 이외에, 텐션 마스크의 제조 동안에 또는 음극선관 동작 동안에 발생되는 텐션 분포의 미세한 변화는 바람직하지 않은 "스마일"을 발생시킬 수 있다.
도 3은 다양한 텐션 분포에 대한 모델 형상을 도시하는 그래프(300)이다. 이 그래프(300)는 정상 변위(축 302) 및 장축 위치(축 304)에 의해 정의된다. 특히, 이 그래프(300)는 텐션 마스크의 어떤 부분이 일정하거나, "스마일" 또는 "찌그러짐" 텐션 동안에 진동에 의해 여기되는지를 나타낸다. "스마일" 상태(306)를 갖는 텐션 마스크는 "찌그러짐" 상태(308)를 갖는 텐션 마스크보다 중심부(50)에서 상당히 많이 진동하는 것을 나타낸다. 추가적으로, "찌그러짐" 상태를 갖는 텐션 마스크보다 균일한 텐션 분포(310)를 갖는 텐션 마스크의 중심부(50)에서 더 많이 진동한다.
"찌그러짐" 상태를 갖는 텐션 마스크는 "스마일" 또는 일정한 분포를 갖는 텐션 마스크보다 더 넓게 이격되어 있는 공진 주파수를 갖는다. 따라서, 진동이 있는 경우에, 그 장애의 제1 모드로부터의 에너지가 제2 모드에 공급되지 않음으로써, 진동 효과를 지속시키지 않는다.
본 발명에 따른 텐션 분포는 대략 80 ㎐ 내지 90 ㎐ 범위에서 포물선 "찌그러짐"이 발생하고, 그 주파수는 소정의 마스크 위치에서 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.
바람직한 실시예에는 다음과 같은 수학식들이 있다.
여기서, f(X)는 X 상의 주파수 분포를 나타내고, L은 장축을 따라 텐션 마스크의 총 길이의 1/2을 나타내며, X는 -L 내지 +L의 장축 위치를 나타내는 데, L의절대값은 1로 표준화되고, f(Xmax) 및 f(Xmin)는 중심부(50)에서 주파수 분포의 피크값과 에지부(52)에서 주파수 분포의 최소값을 각각 나타낸다. 바람직하게는, 중심부 (50)에서의 주파수 분포와 에지부(52)에서의 주파수 분포 사이에 적어도 8 ㎐의 차가 유지되는 것이 좋다.
마스크 주파수 진동이 주사 주파수 또는 고조파에서 발생하는 경우, 낮은 진폭 변조가 인지될 수 있는 "비팅 효과(beating effect)"가 발생할 것이다. 도 4는 마이크로포닉 성능이 우수한 텐션 마스크를 제작할 때의 견본의 일부를 제공한다. 도 4의 막대 그래프는 주사 주파수에 의해 제한되는 마스크 텐션 범위를 나타낸다(축 402 ). 특히, 다른 막대들은 대략 20 ㎐ 쿠션을 갖는 특정 주사 주파수를 점유한다. 과도한 진동(막대 404)은 0 ㎐ 내지 대략 4 ㎐의 주파수 범위에서 발생한다. 50 ㎐ 유럽 텔레비젼 방송 방식인 1H PAL(Phase Alternate Line) 방식(막대 406)은 대략 40 ㎐ 내지 60 ㎐의 주파수 범위를 배제한다. 60 ㎐ 미국 텔레비젼 방송 방식인 1H NTSC 방식(막대 408)은 대략 50 ㎐ 내지 대략 70 ㎐의 주파수 범위를 배제한다. 100 ㎐ 유럽 방송 방식인 2H PAL 방식(막대 410)은 대략 90 ㎐ 내지 대략 110 ㎐의 주파수 범위를 배제한다. 120 ㎐ 미국 방송 방식인 2H NTSC 방식(막대 412)은 대략 110 ㎐ 내지 대략 130 ㎐의 주파수 범위를 배제한다. 대략 130 ㎐ 내지 대략 200 ㎐의 주파수 범위를 이용하기 위해서는 과도한 프레임 중량을 요구하는데, 그 이유는 그러한 프레임만이 보다 높은 주파수에 도달하기에 충분하도록 마스크를 텐션할 수 있기 때문이다. 그래프(400)는 마스크 주파수가 표준 주사 주파수 및 이들의 고조파로부터 적합하게 분리되는 70 ㎐와 90 ㎐ 사이의 좁은 20 ㎐ 창(공간416)이 있는 것을 보여준다.
또한, 진동폭이 마스크 텐션에 반비례하기 때문에, 전체 마스크 텐션을 가능하면 높게 하는 것이 바람직하다. 수학식 4에 기술된 10 ㎐ 에지 대 중심 차이는 필요한 "찌그러짐" 텐션 분포를 제공하면서 진동을 최소화하는 바람직한 해법을 제공한다.
도 5는 마스크 응력(축 502) 대 주파수(축 504)를 보여주는 그래프(500)를 도시한다. 특히, 그래프(500)는 크기가 다른 음극선관의 마스크 응력(축 502) 대 주파수(504)를 보여준다. 다양한 크기의 음극선관용 텐션 마스크 상에서 응력을 변하게 함으로써, 원하는 주파수에 도달될 수 있다. 본 발명은 실질적으로 현재의 모든 음극선관 크기에 대하여 달성될 수 있다. 보다 구체적으로 말하면, 그래프(500)는 다양한 크기의 음극선관사이의 계층 관계를 나타내며, 이에 따라, 보다 소형의 음극선관은 대형 음극선관보다 마스크 응력 부하가 낮은 소정의 주파수 분포를 얻을 수 있다. 예를 들면, 그래프(500)는 A90(514) 36 인치 크기 음극선관이 A80 (512) 32 인치 크기 음극선관보다 특정 주파수(축 504)에서 마스크 응력(축 502)이 커지는 것을 나타낸다. A80(512) 32 인치 크기 음극선관은 특정 주파수(축 504)에서 A68(510) 27 인치 크기 음극선관보다 마스크 응력(축 502)이 커진다. A68(510) 27 인치 크기 음극선관은 특정 주파수(축 504)에서 W76(508) 30 인치 영화 화면 음극선관보다 마스크 응력(축 502)이 커진다. 최종적으로, W76(508) 30 인치 영화 화면 음극선관은 특정 주파수(축 504)에서 W66(506) 26 인치 영화 화면 음극선관보다 마스크 응력(축 502)이 커진다.
도 6은 다른 크기의 음극선관에 대한 총 프레임 로드(축 602) 대 주파수(축 604)를 보여주는 그래프(600)를 도시한다. 그 총 프레임 로드(축 602)는 주변 프레임(39)의 2개의 긴 측면(36, 38)이 크기가 같거고 방향이 반대인 외부의 힘을 인가함으로써, 텐션 마스크의 중심부(50)와 에지부(52)에 장력이 가해짐에 따라 텐션 마스크가 받게되는 힘이다. 도 6은 A90 36 인치 크기 음극선관(612)이 A80 32 인치 크기 음극선관(610)에 비하여 임의 주파수(축 604)에서 총 프레임 로드(축 602)가 커지는 것을 나타낸다. 이 A80 32 인치 크기 음극선관(610)은 A68 27 인치 크기 음극선관(608) 및 W76 30 인치 영화 음극선관 (608)에 비하여 임의 주파수(604)에서 총 프레임 로드(축 602)가 커진다. 마지막으로, A68 및 W76 음극선관(608)은 W66 26 인치 영화 화면 음극선관 (606)에 비하여 임의 주파수(축 604)에서 총 프레임 로드(축 602)가 커진다.
도 7은 종래의 텐션 마스크 주파수(축 702) 및 장축(축 704) 상에 위치와 본 발명에 따른 텐션 마스크 주파수(축 702) 및 장축(축 704) 상에 위치를 비교하는 그래프(700)를 도시한다. 특히, 종래의 주파수 분포는 수학식 1의 주파수 분포를 따르지 않는다. 보다 구체적으로 말하면, 제1 종래의 주파수 분포(708)는 고차 다항식의 형태(706)에 근접한다. 제2 종래의 주파수 분포(712)는 다른 고차 다항식의 형태(710)에 근접한다. 본 발명에 따른 주파수 분포(714)는 포물선 형상으로 적합한 범위 내에 있다.
본 발명의 교시를 포함하는 실시예들을 상세히 보여주고 기재할지라도, 당업자라면 본 발명의 사상에 벗어남이 없이 이들 교시를 여전히 포함하는 많은 다른변형 실시예를 쉽게 고안할 수 있다.
Claims (2)
- 음극선관(10)용 텐션 마스크 프레임 조립체(30)로서,주변 프레임(39)과,상기 주변 프레임에 고정되고, 중심부(50)와 에지부(52)를 갖는 텐션 마스크를 포함하고,상기 에지부는 상기 텐션 마스크의 2개의 대향 단부에 근접하고, 상기 중심부는 중심 주파수 분포를 가지며, 상기 에지부는 주변 주파수 분포를 갖는데, 상기 중심 주파수 분포는 상기 주변 주파수 분포보다 크고, 상기 에지부로부터 상기 중심부까지의 주파수 분포는 포물선 공식으로 나타내며, 상기 중심부에서의 상기 주파수 분포의 피크값과 상기 에지부에서의 주파수 분포의 최소값 사이의 변화 범위 △는 대략 8 ㎐ ≤△ ≤12 ㎐의 폐구간 내에 있는 것인 텐션 마스크 프레임 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 중심 주파수 분포는 대략 92 ㎐ 내지 대략 88 ㎐의 범위에 있고, 상기 주변 주파수 분포는 대략 76 ㎐ 내지 84 ㎐의 범위에 있는 것인 텐션 마스크 프레임 조립체.
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