KR100319323B1 - 음극선관용 섀도우마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 슬롯 형상의 홀이 형성된 유효면과 상기 유효면의 외곽으로 형성되며 홀이 없는 비유효면을 갖는 섀도우마스크와, 상기 비유효면의 장변을 따라 용접, 결합되어 섀도우마스크를 패널에 고정시키는 프레임을 구비한 음극선관에 있어서, 상기 섀도우마스크는 상기 프레임과 용접되지 않는 단변을 따라 형성되어 상기 유효면과 비유효면을 분리하는 가늘고 긴 홈의 분리부를 포함하여 형성형성함으로써, 섀도우마스크에 가해지는 인장력을 유효면과 비유효면으로 각기 별도로 인가하여 유효면과 비유효면의 응력차로 인한 섀도우마스크의 변형을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 섀도우마스크의 코너부에서 발생하는 비유효면과 유효면과의 물성치 차이로 인한 경계면의 변형을 줄일 수 있는 음극선관용 섀도우마스크를 제공한다.

Description

음극선관용 섀도우마스크{Shadow-mask for Cathode Ray Tube}

칼라음극선관용 섀도우 마스크 중 인장력을 가하는 타입의 경우 섀도우 마스크의 지지대인 프레임을 압축하고 섀도우 마스크를 프레임에 용접 고정하여 섀도우 마스크에 인장력을 가하는 구졸 되어 있는데, 용접 고정시 섀도우 마스크에 인장력의 비대칭과 국부적인 응력집중으로 인해 발생하는 섀도우 마스크상의 변형을 방지하는데 그 목적이 있다.

일반적으로, 칼라 음극선관은 도 1에 도시된 바와 같이 음극선관의 전면에 장착되며 그 내측에 형광체(12)가 도포된 패널(10)과, 패널(10)의 후면에 결합되어 음극선관 내부를 진공상태로 유지하는 펀넬(14)과, 패널(10) 내측단에 소정의 스프링(16)을 통해 결합, 고정된 프레임(18)과, 프레임(18)에 결합되어 색선별 역할을 하는 슬롯 형상의 구멍이 무수히 형성된 섀도우마스크(20)와, 펀넬(14)의 후방으로 후퇴되어 있는 관형상의 네크(Neck)에 설치되어 전자빔이 정확히 소정의 형광체를 타격하도록 그 진행 궤도를 수정해 주는 2, 4, 6극의 마그네트(22)와, 네크의 외측에 고정되어 전자빔을 스크린 전면에 편향시키는 편향요크(24)와, 편향요크(24)에 의해 편향된 전자빔이 외부자계에 의한 영향을 받지 않도록 하는 인너쉴드(26) 등으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 음극선관의 동작 원리를 설명하면 펀넬(2)의 네크에 내장된 전자총에 전자빔이 음극선관에 인가된 양극전압에 의해서 패널(10) 내면에 형성되어 있는 형광면(12)을 타격하게 되는 데, 이때 이 전자빔은 형광면에 도달하기전 편향요크(24)에 의해서 상,하,좌,우로 편향되어 화면을 이루게 된다.

그리고, 전자빔이 정확히 소정의 형광체(12)를 타격하도록 그 진행 궤도를 수정해주는 2, 4, 6극의 마그네트(24)가 있어 색순도 불량을 방지해 준다.

이러한 음극선관은 고진공으로 되어 있기 때문에 외부의 충격에 쉽게 폭죽이 일어날 수 있으므로 이것을 방지하기 위하여 패널(10)과 펀넬(14)이 대기압에 견딜 수 있는 구조 강도를 갖도록 설계를 하며, 패널(10)의 스커트(Skirt) 부분에 보강 밴드(28)를 장착함으로써 고진공 상태의 음극선관이 받는 응력을 분산하고, 내충격 성능을 확보하고 있다.

도 2는 종래 기술에 의한 섀도우마스크의 조립 구조를 도시한 도면으로서, 전자빔의 색선별 기능을 하는 슬롯이 형성된 영역의 유효면(20-1)과 슬롯이 없는 영역의 비유효면(20-2)을 갖는 섀도우마스크(20)와, 섀도우마스크(20)와 용접되어 섀도우마스크(20)를 패널(10)과 결합, 고정하는 프레임(18)으로 이루어져 있다.

종래의 인장형 섀도우마스크를 채용한 칼라 음극선관에서는 칼라 음극선관이 동작 중 내부에서 발생한 전자빔의 섀도우마스크의 타격으로 인한 섀도우마스크의 열 발생에 의하여 금속성인 섀도우마스크가 열팽창을 하여 섀도우마스크가 부풀어오르는 현상(이하, 도밍)을 방지하기 위하여 동작 중 발생하는 열팽창량의 이상으로 섀도우마스크를 인장시킨다.

이를 인장시키는 방법의 하나로 섀도우마스크(20)의 지지대인 프레임(18)의 상/하부를 압축하여 섀도우마스크(20)를 용접하고 프레임(18)에 가한 압축력을 제거하여 섀도우마스크(20)와 프레임(18)의 힘의 평형을 유지하여 섀도우마스크(20)에 소정량의 인장력을 가하는 방법이 있다.

상기와 같이 조립된 섀도우마스크의 조립체를 칼라 음극선관의 내부에 삽입하여 칼라 음극선관을 동작시키면 열 팽창량만큼 사전에 인장되어 있으므로 해서 도밍 현상은 발생하지 않게 된다.

그러므로, 도밍 현상에 의해서 발생하는 섀도우마스크의 위치 이동에 의한 빔 타격 지점의 이동으로 발생하는 색 순도 저감 현상도 일어나지 않는다.

섀도우마스크(20)를 인장하기 위하여 지지대인 프레임(18)을 압축하여 섀도우마스크(20)를 프레임(18)의 상/하부에 용접 고정하고, 프레임(20)에 가한 압축력을 제거할 때 섀도우마스크 상에는 일정한 하중이 가해지거나 위치마다 조금씩 다른 하중이 가해진다.

이때, 섀도우마스크(20)에는 전자빔을 통과시켜 색선별 역할을 할 수 있도록 원 형상을 가지거나 세로 방향으로 긴 형상의 슬롯의 형상을 가진 구멍을 형성시켜 놓은 부분(유효면; 20-1)과 전자빔이 통과하지는 않고 전체적으로 섀도우마스크(20)의 형태를 유지하여 주고, 여분의 전자빔에 의한 광 누출 방지역할과 유효면(20-1)을 지지하기 위해 대체적으로 사각형의 형태로 구성된 외주면(비유효면; 20-2)으로 이루어져 있는 데, 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)의 고유 특성에는 많은 차이를 보인다. 예를 들어 섀도우마스크(20)에 하중을 가할 수 있는 정도를 표시해 주는 항복강도는 슬롯의 유/무에 따라 25% 정도 작거나 큰 값을 보인다.

이는, 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)이 서로 인접하여 있으므로 같은 하중을 가해도 섀도우마스크(20)가 가진 강도의 차이에 의해 비유효면(20-2)은 탄성영역에서 거동을 하여 가한 하중에 대하여 일정한 비율로 연신이 되지만, 유효면(20-1)은 일정 하중 이상에서는 소성 영역에서 거동하여 가한 하중에 대하여 비례적으로 연신되지 못하고, 훨씬 인장량이 커지게 된다. 그러므로 섀도우마스크(20)의 강도에 따라 국부적으로 소성 변형을 일으켜 원치 않는 변형을 발생시킨다.

이를 방지하기 위하여 도 3과 같이 비유효면(20-2)에 여분의 슬롯(20-3)을 길게 형성하거나 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)의 특성의 차이를 줄이고자 비유효면(20-2)에 미 관통 홀을 형성하여 변형을 방지하는 방법이 있지만 전자의 경우 광 누출을 방지하기 위하여 매우 가는 슬롯을 형성해야 하는 데, 이 여분의 슬롯을 형성하기 매우 어려울 뿐 아니라 비유효면(20-2)에 미 관통 홀을 구성하는 것도 추가의 공정을 거쳐야 함으로 인해 섀도우마스크의 제조원가가 상승하는 문제를 초래한다.

상기에서 언급한 도 3은 종래의 섀도우마스크의 형상 구조를 나타낸 것으로, 이는 인장형 섀도우마스크의 일 예로서 섀도우마스크의 조립 후 응력 집중은 위에서 언급한 유효면(20-1)의 코너와 비유효면의 용접선(20-4) 근처에 집중이 되는 데, 도면에서는 용접선(20-4) 근처의 응력을 저감하기 위하여 응력을 받는 면적을 더 늘려 준 형태이고, 도 4는 도 3의 구조로 섀도우마스크를 조립한 후의 형상을 나타낸 것으로, 용접선(20-4)을 따라 비유효면(20-2)을 프레임(18)에 용접한 후 용접선(20-4) 바깥측의 장변을 따라 절단하면 비유효면(20-2)의 ⓐ부분이 떨어져 나가, 결국 대각 가장자리에 응력 제거용 방 형상의 구조(ⓑ)가 형성된다.

하지만, 이와 같은 구조는 비유효면(20-2)의 용접선(20-4) 근처에서 발생하는 응력 집중은 감소시킬 수 있는 구조이지만, 이와 같은 섀도우마스크(20)의 구조도 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)의 물성치의 차가 존재함으로 인해 발생하는 근본적인 변형은 피할 수가 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명에서는 유효면과 비유효면의 경계면을 따라 발생하는 물성치의 급격한 변화에 따른 변형을 방지하기 위하여 섀도우마스크의 제작시 공정의 추가없이 소정의 가늘고 긴 슬롯으로 형성된 분리부를 이용하여 섀도우마스크의 유효면과 비유효면을 서로 분리함으로써, 섀도우마스크의 변형을 방지할 수 있는 음극선관용 섀도우마스크를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 다수의 슬롯 형상의 홀이 형성된 유효면과 상기 유효면의 외곽으로 형성되며 홀이 없는 비유효면을 갖는 섀도우마스크와, 상기 비유효면의 장변을 따라 용접, 결합되어 섀도우마스크를 패널에 고정시키는 프레임을 구비한 음극선관에 있어서, 상기 섀도우마스크는 상기 프레임과 용접되지 않는 단변을 따라 형성되어 상기 유효면과 비유효면을 분리하는 가늘고 긴 홈의 분리부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 나타낸 단면도이고,

도 2는 종래 기술에 의한 섀도우마스크의 조립체를 도시한 도면이고,

도 3은 종래 기술에 의한 섀도우마스크의 형상 구조를 도시한 일례이고,

도 4는 도 3의 조립 후 형상 구조를 도시한 도면이고,

도 5는 본 발명에 의한 섀도우마스크의 조립체를 도시한 도면이고,

도 6은 본 발명에 의한 섀도우마스크의 형상 구조를 도시한 일례이고,

도 7은 도 6의 조립 후 형상 구조를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

18: 프레임 20: 섀도우마스크

20-1: 유효면 20-2: 비유효면

20-4: 용접선 20-5: 가늘고 긴 구멍의 분리부

㉮: 분리부에 의해 분리된 비유효면의 폭

㉯: 유효면의 최외각 슬롯과 분리부와의 간격

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.

도 5는 본 발명에 의한 섀도우마스크의 조립 구조를 나타낸 도면으로서, 전자빔의 색선별 기능을 하는 슬롯이 형성된 영역의 유효면(20-1)과, 슬롯이 없는 영역의 비유효면(20-2)과, 상기 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)을 서로 분리하는 가늘고 긴 슬롯 형태의 분리부(20-5)를 갖는 섀도우마스크(20), 및 상기 비유효면(20-2)의 장변을 따라 형성된 용접선(20-4)과 용접되며 섀도우마스크를 패널(10)에 결합, 고정시키는 프레임(18)으로 이루어져 있다.

그리고, 도 6은 본 발명에 의한 섀도우마스크의 형상 구조를 설명하기 위해 도시한 도면으로서, 섀도우마스크(20)의 단변을 따라 평행하게 형성되며 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)을 분리시키는 가늘고 긴 슬롯 형태의 분리부(20-5)를 형성하였는 데, 이 분리부(20-5)는 비유효면(20-2)이 용접되는 부분(장변 부분)을 제외한 다른 비유효면(20-2)의 연장 부분(단변 부분)에 형성하는 것이다.

아울러, 분리부(20-5)에 의해 유효면(20-1)과 분리되는 비유효면(20-2)은 유효면(20-1)의 슬롯과 슬롯간의 수직 간격(ⓒ)의 2배 내지 20배의 폭(㉮)을 갖도록 설계하고, 상기 유효면(20-1)의 최외곽 슬롯과 분리부(20-5)의 간격(㉯)은 상기 유효면(20-1)의 슬롯과 슬롯간의 수직 간격(ⓒ)의 1배 내지 10배의 폭을 갖도록 설계하며, 상기 분리부(20-5)는 상기 비유효면(20-2)의 장변을 따라 형성된 용접선(20-4)보다 더 외곽까지 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 섀도우마스크(20)의 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)의 경계면을 분리할 수 있는 방법으로는 도 3과 같이 유효면(20-1)의 최외곽 슬롯과 인접하여 여분의슬롯(20-3)을 형성하여 분리하여 주는 것이 가장 큰 효과를 낼 수 있다.

그 이유는 유효면(20-1)의 최외곽 슬롯은 한 방향으로 섀도우마스크(20)에 인장력을 가하여도 포아숑(Poisson's) 비에 의해 인장력을 가한 직각방향으로 하중을 받게 되며, 하중이 가해지는 방향에 따라 섀도우마스크(20)에는 변위가 발생하게 되고, 발생한 변위에 따라 섀도우마스크(20)에는 변형이 발생하게 된다.

도 3의 경우를 보면 유효면(20-1)에는 색선별 역할을 할 수 있는 홀이 형성되어 있는 데, 홀의 형상이 세로로 긴 사각형의 형태로 형성되어 있을 경우 인장력을 가하는 방향과 인장력을 가하는 방향의 직각방향의 강도 차이는 현저하다. 주로 인장력을 가하는 직각방향으로는 슬롯의 연결부가 브리지(ⓒ; Bridge)라는 매우 길이가 작은 부분으로 연결되어 있기 때문에 가해지는 하중이 브리지(ⓒ) 부분에 집중된다. 그러므로 인장력과 비교하여 아주 작은 하중에도 브리지(ⓒ) 부분은 쉽게 변형될 수 있다.

하지만, 비유효면(20-2)은 색선별 역할을 할 수 있는 슬롯이 구성되어 있지 않기 때문에 인장력을 가한 직각 방향으로의 변위가 같은 하중에 비교하여 유효면(20-1)보다 매우 작다.

상기와 같은 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)의 변위의 차이에 의해서 경계면에서 변형이 발생하게 된다.

그러므로, 본 발명에서의 슬롯 형태의 인장형 섀도우마스크의 제작시 상기와 같은 변형을 막기 위해서 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)을 분리시키는 방법을 선택하였고, 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)을 분리시키는 방법으로 만약,유효면(20-1)과 비유효면(20-2)을 다른 개체로 형성한 후 지지대인 프레임(18)에 고정시키게 되면 유효면(20-1)을 프레임(18)에 위치 결정을 한 후 추가적으로 비유효면(20-2)의 위치를 결정하는 공정이 추가되어 작업성이 떨어지므로 가능한 이러한 방법은 피해야 한다.

따라서, 섀도우마스크의 제작 공정에서는 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)을 기존의 공정과 같이 제작하고, 그 이후 섀도우마스크(20)를 프레임(18)에 조립하고 난 이후의 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)이 분리부(20-5)에 의해 분리되는 본 발명의 도 6 및 도 7과 같은 방식을 채용한다.

도 6은 상기에서 설명한 바와 같이 섀도우마스크(20)가 프레임(18)과 조립되기 전에 펼친 형상을 나타낸 것으로, 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)을 분리시켜 주는 분리부(20-5)가 용접선(20-4)보다 더 외측까지 연장되어 섀도우마스크(20)와 프레임(18)을 조립하면 도 7과 같이 다른 조립 공정의 추가없이 한번의 공정으로 작업을 끝낼 수 있다.

섀도우마스크(20)의 비유효면(20-2)에 있는 용접선(20-4)을 따라 프레임(18)에 용접, 조립한 후에는 도 7과 같이 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)의 사이에 형성되는 분리부(20-5)의 경계선에 의하여 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)이 분리되는 구조를 취함으로써, 유효면(20-1)은 색선별 역할을 하고, 비유효면(20-2)은 섀도우마스크(20)에 작용하는 하중을 조절하는 역할을 하게 된다.

본 발명은 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)의 경계면에 집중되는 변형을 최소화하는 구조로서, 섀도우마스크(20)의 제작시에는 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)의 경계선에 도 6과 같이 용접선(20-4)을 지나는 긴 슬롯을 형성하여 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)을 분리시키는 역할을 하지만, 섀도우마스크 제작 공정 중에는 한번의 공정으로 제작이 가능하고, 또한 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)이 따로 분리되어 제작되지 않기 때문에 취급성이 용이하다.

아울러, 프레임이 사각형으로 구성되어 있는 경우 섀도우마스크에 가해지는 장력 분포는 코너 부분에서는 높고 중앙부분에는 코너보다 낮은 형태로 구성되어 있다.

일반적으로 이러한 형태로 섀도우마스크가 구성되어 있는 경우에는 외부의 진동이 섀도우마스크에 가해졌을 때 변형에 따른 색 어긋남이 빔의 입사각도에 따라 중앙부분에서 보다 코너에서 발생하는 변형에 더 민감하게 반응하며, 이로 인해 섀도우마스크의 유효면과 비유효면의 경계면이 존재하는 코너 부분에 큰 인장력이 가해지므로 섀도우마스크는 코너부에서 더 변형에 취약한 특성을 나타낸다.

그러므로, 본 발명과 같이 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)을 가늘고 긴 슬롯(20-5)에 의해 분리시킴으로써, 현재 변형 발생의 주된 요인인 비유효면(20-2)과 유효면(20-1)의 물성치 차이를 최소화시킬 수 있다.

그 이유는 코너부에서 가해지는 인장력에 의해서 비유효면(20-2)은 무공부로 구성되어 있기 때문에 상대적으로 인장량이 적고 유효면(20-1)은 유공부로 구성되어 있어 상대적으로 비유효면보다 인장량이 크기 때문이다.

그러므로, 인접해 있는 유효면 및 비유효면이 같은 인장력에 대해서 변형량이 서로 다름으로 인해 강도가 약한 유효면의 변경 형태가 인장력이 가해지는 방향으로 변경이 주로 이루어지지 않고, 비유효면의 변형에 의해서 인장력이 가해지는 방향과 수직방향으로 과도하게 변형되어 설계한 변형량보다 실제 변형한 양이 더 커지게 된다.

따라서, 상기와 같은 현상으로 인해 섀도우마스크의 코너부분에서는 소성 변형을 일으켜 결국 유효면의 변형을 유발하게 된다.

그러므로, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명과 같이 유효면(20-1)과 비유효면(20-2)을 분리시키면 섀도우마스크에 인장력이 가해져서 섀도우마스크가 인장될 때 비유효면(20-2)에 인장력이 가해지고, 비유효면(20-2)은 고유특성에 의하여 다른 부분과 무관하게 인장되며, 유효면(20-1)은 설계값과 동일하게 즉, 비유효면(20-2)의 인장력과는 별개로 인장하게 된다.

아울러, 상기와 같이 공정을 진행했을 경우 큰 인장력이 가해지는 코너부에서 발생하는 비유효면(20-2)과 유효면(20-1)과의 물성치 차이에 의한 경계면의 변형을 줄일 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 섀도우마스크와 프레임이 용접되지 않는 단변 방향을 따라 유효면과 비유효면을 분리시키는 가늘고 긴 홈의 분리부를 형성함으로써, 섀도우마스크에 가해지는 인장력을 유효면과 비유효면으로 각기 별도로 인가하여 유효면과 비유효면의 응력차로 인한 섀도우마스크의 변형을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 섀도우마스크의 코너부에서 발생하는 비유효면과 유효면과의 물성치 차이로인한 경계면의 변형을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 다수의 슬롯 형상의 홀이 형성된 유효면과 상기 유효면의 외곽으로 형성되며 홀이 없는 비유효면을 갖는 섀도우마스크와, 상기 비유효면의 장변을 따라 용접, 결합되어 섀도우마스크를 패널에 고정시키는 프레임을 구비한 음극선관에 있어서,

   상기 섀도우마스크는,

   상기 프레임과 용접되지 않는 단변을 따라 형성되어 상기 유효면과 비유효면을 분리하는 분리부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분리부에 의해 유효면과 분리되는 비유효면은,

   상기 유효면의 슬롯과 슬롯간의 수직 간격의 2배 내지 20배의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유효면의 최외곽 슬롯과 분리부의 간격은,

   상기 유효면의 슬롯과 슬롯간의 수직 간격의 1배 내지 10배의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 분리부는,

   상기 비유효면의 장변을 따라 형성된 프레임과의 용접선보다 더 외곽까지 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 섀도우마스크는,

   제작시에는 상기 유효면과 비유효면이 분리되어 있지 않고, 상기 프레임에 용접 고정한 후에 상기 분리부에 의해서 유효면과 비유효면이 분리되어 조립되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관용 섀도우마스크.