KR100272602B1 - 음극선관용 프레임 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 색선별역할을 하는 섀도우마스크가 고정되는 프레임의 구조에 관한 것으로, 프레임의 고유진동수를 높여 외부의 진동 및 충격량이 프레임을 통해 섀도우마스크에 전달되므로 인한 하울링현상을 개선할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 섀도우마스크 어셈블리가 패널(1)에 부착된 스터드 핀(9)에 끼워진 음극선관에서 모서리부분에 소정의 깊이와 폭으로 비드(14)가 형성된 프레임에 있어서, C : 코너부의 비드 길이, B : 프레임 외주 둘레 길이의 1/4, D : 프레임 높이, d : 프레임 비드 높이, W1 : 장변부 코너 플랜지 길이, W2 : 단변부 코너 플랜지 길이, Wv : 장변부 비드 깊이, Wh : 단변부 비드 깊이라 할 때, C ≥ B × 1/2 이고 1/6 × D ≤ d ≤ 1/2 × D 이며, 1/6 × W1 ≤ Wv ≤ 1/2 × W1, 1/6 × W2 ≤ Wh ≤ 1/2 × W2 로 구성되어 있어 단면 관성 모멘트를 상승시킴과 동시에 하울링 주파수가 종래보다 커지는 쪽으로 이동(shift)되므로 진동특성이 향상된다.

Description

음극선관용 프레임 구조

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 색선별역할을 하는 섀도우마스크가 고정되는 프레임의 구조에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 일부 단면으로 나타낸 측면도로서, 패널(1)의 내면에 적색, 녹색, 청색의 형광체가 도포되어 형광막(2)을 이루고 있고 상기 패널(1)의 후방으로는 네크부(3a)에 전자총(4)이 봉입된 펀넬(3)이 글라스에 의해 융착되어 있다.

상기 패널(1)의 내면에 도포된 형광막(2)과 근접된 부위에는 전자총(4)에서 발사된 전자빔(5)의 색선별역할을 하는 섀도우마스크(6)가 프레임(7)에 고정된 상태로 설치되는데, 상기 프레임(7)은 프레임에 고정된 스프링(8)에 의해 패널(1)의 측벽에 고정된 스터드 핀(9)에 끼워져 매달린상태를 유지하게 된다.

또한, 상기 프레임(7)의 일측면에는 음극선관의 동작시 형광막(2)측으로 이동하는 전자빔(5)을 외부의 지자계로부터 보호하기 위한 인너 쉴드(10)가 픽싱 스프링(11)에 의해 결합되어 있고 음극선관의 외주면에는 음극선관의 동작시 외부 충격에 의한 폭죽을 방지하기 위한 보강밴드(12)가 감겨져 있다.

상기 펀넬(3)의 내,외면에는 내,외장흑연(도시는 생략함)이 각각 도포되어 있고 네크부(3a)의 외주면에는 전자빔(5)이 정확히 소정의 형광체를 타격하도록 그 진행궤도를 수정하여 주는 2, 4, 6극의 마그네트(13)가 설치되어 있다.

상기 프레임(7)에 고정되어 전자빔(5)의 색선별역할을 하는 섀도우마스크(6)는 프레스 금형으로 성형된 다음 성형된 곡률을 설계된 치수대로 유지할 수 있도록 프레임(7)에 용접 고정되어 섀도우마스크 어셈블리를 구성하게 된다.

이렇게 구성된 섀도우마스크 어셈블리는 스프링(8)으로 패널(1)의 스터드 핀(9)에 지지되므로써 패널(1)과 기하학적인 구조를 이루어 전자총(4)에서 방사된 3개 전자빔(5)이 패널(1)의 내면에 형성된 형광체를 정확히 타격하게 되므로 화면이 재현된다.

상기 형광면에 형성되는 그루핑율(Grouping Rate)인 전자빔의 간격(배열)은 다음과 같은 관계식으로 표현할 수 있다.

빔 그루핑율(Beam Grouping Rate) = (3 × S × Q)/(Ph × L)

여기서, S : 편향요크 성분

Q : 섀도우마스크의 슬롯으로부터 패널 내면까지의 거리

Ph : 섀도우마스크 슬롯 중심간 거리

L : 편향요크의 전자빔 편향중심에서 패널 내면까지의 거리를 의미한다.

상기 식에서 목표 전자빔의 배열(G/R)을 통상적으로 1.000으로 설계한다.

여기에서 "S"는 전자빔이 타격하는 지점에서의 전자빔과 수직인 평면과 전자총에서의 G 전자빔과 R, R 전자빔을 하나의 평면으로 보았을 때, 두 평면을 평행한 평면일 때의 G 전자빔과 R, B 전자빔의 거리를 의미하는데, 편향요크가 설계되면 "S"는 상수로 보아도 된다.

그리고 G/R을 설계자의 설계개념에 따라 그루핑 또는 디그루핑으로 설계할 때, Q, Ph를 변화시키면서 적절한 G/R을 설계하게 된다.

상기한 식에 따르면, 섀도우마스크(6)와 패널(1)의 내면까지 거리(Q)가 크거나, 작으면 전자빔 배열이 언발란스되어 색순도에 악영향을 초래하게 된다.

또한, 상기 섀도우마스크(6)가 고정되는 프레임(7)에는 인너 쉴드(10)를 픽싱 스프링(11)으로 고정하여 음극선관의 동작시 전자빔의 경로를 가변시킬 수 있는 지자계를 차폐하므로써 색순도가 저하되는 현상을 방지하게 된다.

한편, 음극선관의 동작시 전자총(4)에서 방사된 전자빔이 도 3에 나타낸 바와 같이 섀도우마스크(6)의 슬롯을 통과하여 형광체를 타격할 때 대부분의 전자빔(5)은 섀도우마스크에 부딪혀 열에너지로 변하게 되므로 섀도우마스크를 열팽창시키는 도밍(doming)현상을 야기시키게 되고, 이에 따라 프레임(7)이 2차 열팽창되므로 섀도우마스크(6)에 형성된 슬롯의 위치가 가변된다.

또한, 음극선관의 동작시 스피커 음 또는 외부의 충격에 의한 진동이 패널(1) 및 패널에 부착된 스터드 핀(9)을 통해 프레임(7)에 전달되어 프레임(7)이 떨리면 이러한 떨림이 섀도우마스크(6)에 전달되어 상기 섀도우마스크가 진동하는 하울링(howling)현상이 야기되므로 화면이 떨리게 된다.

이에 따라, 종래에는 프레임(7)의 강성을 높여 하울링현상 및 낙하 충격특성을 개선하기 위한 방법으로 프레임에 다양한 형상의 비드(14)를 도 4a 내지 도 4c와 같이 형성하여 이를 개선하고 있다.

도 4a는 한국 공개특허 97-8273호에 나타난 기술로서, 프레임(7)의 모서리에 소정의 깊이와 폭을 갖는 비드(14)를 형성한 구조로 진동해석을 통한 가장 근본적인 구조이다.

도 4b는 도 4a의 비드형상보다 강성을 증대시키는 구조로서, 장변과 단변상 그리고 프레임(7)의 코너부에 계단형상으로 비드(14)를 추가로 형성하는 구조이다.

또한, 도 4c는 장변과 단변에 형성된 비드의 길이, 비드 폭, 비드의 높이, 코너부 비드의 장변 길이, 코너부 비드의 단변 길이, 코너부 비드의 폭 등을 변화시켜 프레임(7)의 강성을 증대시키는 구조이다.

그러나 다양한 형상 및 갯수의 비드(14)는 일정 주파수(300Hz 이하)범위에서 피크 주파수 갯수가 많이 발생하므로 하울링 특성을 개선할 수 없는 문제점을 나타낸다.

즉, 이러한 구조들의 특성은 도 9a 및 도 9b에 나타낸 바와 같이 하울링현상이 발생되는 300Hz 이하영역에서의 고유진동수 개수(피크 주파수)가 9개나 발생되므로 그 결과가 좋지 않음을 알 수 있다.

또한, 섀도우마스크(6)의 곡률반경이 큰 경우, 프레임(7)의 자체 강성만을 고려할 경우 섀도우마스크 어셈블리 구조에서 외부의 물리적인 힘(진동이나 충격)이 프레임에 직접 전달되어 하울링 현상을 증대시키는 결과로 나타날 수 있다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 프레임의 고유진동수를 높여 외부의 진동 및 충격량이 프레임을 통해 섀도우마스크에 전달되므로 인한 하울링현상을 개선하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 섀도우마스크 어셈블리가 패널에 부착된 스터드 핀에 끼워진 음극선관에서 모서리부분에 소정의 깊이와 폭으로 비드가 형성된 프레임에 있어서, C : 코너부의 비드 길이, B : 프레임 외주 둘레 길이의 1/4, D : 프레임 높이, d : 프레임 비드 높이, W1 : 장변부 코너 플랜지 길이, W2 : 단변부 코너 플랜지 길이, Wv : 장변부 비드 깊이, Wh : 단변부 비드 깊이라고 할 때, C ≥ B × 1/2 이고 1/6 × D ≤ d ≤ 1/2 × D 이며, 1/6 × W1 ≤ Wv ≤ 1/2 × W1, 1/6 × W2 ≤ Wh ≤ 1/2 × W2 로 구성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 프레임 구조가 제공된다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 일부 단면으로 나타낸 측면도

도 2는 빔 그루핑율을 설명하기 위한 도면

도 3은 전자빔이 섀도우마스크에 부딪힘에 따른 열전달 순서를 설명하기 위한 도면

도 4는 종래의 프레임 구조를 나타낸 사시도

도 5는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 프레임의 사시도

도 6은 도 5의 정면도

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 프레임의 정면도

도 8은 비드형상의 다른 실시예를 나타낸 도 6의 A - A선 단면도

도 9a 내지 도 9c는 본 발명과 종래의 기술을 비교하여 나타낸 그래프

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 패널 6 : 섀도우마스크

7 : 프레임 14 : 비드

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 5 및 도 9를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 프레임의 사시도이고 도 6은 도 5의 정면도이며 도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 프레임의 정면도이다.

본 발명은 프레임(7)의 각 코너부에 소정의 깊이와 폭으로 비드(14)를 형성하여 강성을 증대시키므로써 하울링현상을 감소시키는 구조에서 코너부에 형성되는 비드길이의 길고, 짧음에 따른 특성 차이를 이용하여 하울링현상을 개선한 것이다.

상기 프레임(7)의 코너부에 형성되는 비드(14)의 길이와 고유진동수의 관계를 식으로 나타내면 다음과 같다.

여기서, ω : 프레임의 고유진동수

k : 프레임의 강성

ρ : 밀도(프레임 질량)

E : 탄성계수

I : 관성 모멘트

ℓ : 프레임의 길이이다.

상기 식에 따르면, 프레임(7)의 강성을 증대시키면 고유진동수가 비례하여 커짐을 알 수 있다.

즉, 동일 재질, 동일 길이, 동일 탄성계수를 갖는 프레임의 구조에서 관성 모멘트(moment of inertia)를 높이면 강성이 증대되고, 고유진동수 또한 커진다.

따라서 변형하는데 저항하는 성질인 관성 모멘트를 높이기 위해 일정한 길이를 갖는 프레임(7)의 구조에서 비드(14)를 연속적으로 형성하는 것이 큰 관성 모멘트를 취하므로 고유진동수를 상승시키는 효과를 나타낸다.

즉, 고유진동수 (ω) ∝ 관성 모멘트 (I)로 정의된다.

또한, 일정 길이를 갖는 프레임의 구조의 경우 각 변의 중앙부분에서 진동에 의한 변위가 가장 크게 나타난다.

따라서 중앙부분의 강성을 증대시키기 위해 일정 길이에 대해 관성 모멘트를 상승시키는 비드구성에 있어 비드(14)의 형성부분이 비드가 형성되지 않는 부분보다 그 길이가 상대적으로 길면 관성 모멘트가 상승하여 연속적으로 형성된 비드효과와 유사한 하울링 특성을 갖는다.

또한, 프레임 길이의 2/3 이상되게 코너부에 비드(14)를 구비하면 진동에 의한 중앙부분의 진동변위를 최대한으로 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 프레임 어셈블리를 패널(1)의 스터드 핀(9)에 지지하기 위한 스프링(8)이 프레임(7)의 장, 단변 중앙부분에 용접 고정되므로 스프링 길이를 제외한 영역에서 프레임 길이의 2/3 이상되게 비드(14)를 형성하면 관성 모멘트를 높여 강성을 상승시킴과 동시에 진동 1차 모드(mode)의 고유주파수를 높이게 되고, 또한 일정 주파수범위에서 하울링을 유발하는 피크 주파수를 줄이게 되므로 음극선관의 하울링 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

코너부 비드 길이에 대한 본 발명의 구성은 도 6에 나타낸 바와 같이 프레임(7) 각각의 코너부에 소정의 깊이와 폭으로 단턱지게 깍아낸 비드(14)를 형성하여 강성을 향상시키므로써 하울링을 감소시키는 구조에 있어서 계단 또는 "ㄱ"자 형상의 코너부 비드(14)를 장변, 단변에 갖는 프레임의 좌우,상하 대칭구조로 보면,

프레임 외주 둘레 길이 : A

프레임 외주 둘레 길이의 1/4 : B

코너부 계단형 또는 "ㄱ"자형 비드 길이 : C

장변 프레임 길이의 1/2 : H/2

단변 프레임 길이의 1/2 : V/2

장변 비드 길이 : C1

단변 비드 길이 : C2 에서

코너부 비드 길이(C)가 C ≥ B × 1/2 의 조건이 성립되게 비드(14)를 형성하면 프레임의 강성이 상승되고, 고유진동수가 높아지므로 하울링을 감소시킬 수 있게 된다.

특히, C1 ≥ H/4, C2 ≥ V/4 의 조건이 되게 형성하면 하울링 특성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 비드 높이(d)는 도 5에 나타낸 바와 같이,

프레임 높이 : D

프레임 비드 높이 : d 에서

비드 높이를 1/6 × D ≤ d ≤ 1/2 × D 조건으로 형성하면 강성이 가장 크게 나타난다.

만약, 비드(14)의 높이(d)가 프레임 높이(D)의 절반(1/2)이상으로 설정되면 비드(14) 모서리부분의 두께가 얇아 프레임의 강성이 약해져 프레임의 비틀림현상이 심하게 발생하므로 절반 이상을 넘지 않게 설정하여야 한다.

이와는 반대로 비드 높이를 프레임 높이(D)의 1/6 이하로 형성할 경우에는 비드(14)의 형성에 따른 효과가 없어 마찬가지로 프레임에 비틀림이 발생하여 강성이 약해지므로 적정한 범위의 비드를 형성하여야만 강성 향상의 효과를 얻을 수 있다.

비드(14)의 높이(d)를 1/6 × D ≤ d ≤ 1/2 × D 조건으로 형성할 때, C1 〉H/3, C2 〉V/3 의 범위로 설정하는 것이 프레임(7)의 강성 증대에 보다 효과적이다.

한편, 비드(14)의 깊이(Wv, Wh)는 도 5에 나타낸 바와 같이,

장변부 코너 플랜지 길이 : W1

단변부 코너 플랜지 길이 : W2

장변부 비드 깊이 : Wv

단변부 비드 깊이 : Wh 라 할 때,

장변부 비드 깊이(Wv)는 1/6 × W1 ≤ Wv ≤ 1/2 × W1 으로 설정하고, 단변부 비드 깊이(Wh)는 1/6 × W2 ≤ Wh ≤ 1/2 × W2 로 설정한다.

비드(14)의 깊이(Wv, Wh)도 높이(d)와 마찬가지로 플랜지 길이의 1/2 이상 또는 1/6 이하로 설정할 경우에는 비드의 형성에 따른 효과가 저하되므로 강성이 떨어지게 된다.

상기 비드(14)의 형상은 강성의 증대를 위해 일 실시예로 도시한 도 5 및 도 6과 같이 "ㄱ"자 형상으로 하거나, 다른 실시예로 도시한 도 8과 같이 원호형상의 곡선으로 형성할 수 있게 됨은 이해 가능한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 코너부 비드를 종래보다 길게 형성하여 기본적으로 프레임의 강성을 증대시킴과 동시에 코너부 비드를 연속적으로 구성하므로써 단면 관성 모멘트를 상승시키게 되므로 비드의 형성에 따른 효과가 극대화된다.

또한, 코너부 비드 길이를 비드가 없는 부분보다 상대적으로 증대시키므로써하울링 주파수가 종래보다 커지는 쪽으로 이동(shift)되어 도 9c와 같이 도 9a 및 도 9b보다 하울링을 유발하는 피크 주파수가 적게 나타나므로 진동특성이 향상되는 효과를 얻게 된다.

Claims (8)

1. 섀도우마스크 어셈블리가 패널에 부착된 스터드 핀에 끼워진 음극선관에서 모서리부분에 소정의 깊이와 폭으로 비드가 형성된 프레임에 있어서, C : 코너부의 비드 길이, B : 프레임 외주 둘레 길이의 1/4, D : 프레임 높이, d : 프레임 비드 높이, W1 : 장변부 코너 플랜지 길이, W2 : 단변부 코너 플랜지 길이, Wv : 장변부 비드 깊이, Wh : 단변부 비드 깊이라고 할 때, C ≥ B × 1/2 이고 1/6 × D ≤ d ≤ 1/2 × D 이며, 1/6 × W1 ≤ Wv ≤ 1/2 × W1, 1/6 × W2 ≤ Wh ≤ 1/2 × W2 로 구성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 프레임 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   코너부의 전체 비드 길이(4C)가 프레임의 외주 둘레 길이(A)의 2/3 보다 크게 설정된 것을 특징으로 하는 음극선관용 프레임 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   프레임의 코너부 비드 깊이(Wh, Wv)는 장, 단변 플랜지 길이(W1, W2)의 1/6 ∼ 1/2 이하가 되게 설정되고, 비드의 높이(d)는 프레임 높이(D)의 1/6 ∼ 1/2 이하로 설정된 것을 특징으로 하는 음극선관용 프레임 구조.
4. 제 1 항에 있어서,

   코너부 비드의 단면이 "ㄱ"자 형상인 것을 특징으로 하는 음극선관용 프레임 구조총.
5. 제 1 항에 있어서,

   코너부 비드의 단면이 원호형상의 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 음극선관용 프레임 구조.
6. 제 1 항에 있어서,

   C1 : 장변 비드 길이, C2 : 단변 비드 길이, H : 장변 길이, V : 단변 길이라 할 때, C1 ≥ H/4 이고, C2 ≥ V/4 로 설정된 것을 특징으로 하는 음극선관용 프레임 구조.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 비드가 프레임 전체에 걸쳐 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 프레임 구조.
8. 제 3 항에 있어서,

   C1 : 장변 비드 길이, C2 : 단변 비드 길이, H : 장변 길이, V : 단변 길이라 할 때, C1 ≥ H/3 이고, C2 ≥ V/3 로 설정된 것을 특징으로 하는 음극선관용 프레임 구조.