KR100339376B1 - 칼라 음극선관용 지지프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섀도우마스크를 한쪽방향으로만 스트레칭하는 타입의 음극선관용 지지프레임에 관한 것으로, 서브 프레임의 구조 및 메인 프레임과의 연결상태를 개선하여 지지프레임의 고유 진동수를 높여 하울링 특성을 개선할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 중공 삼각형상의 단면을 갖는 메인 프레임(13)과, 폐공 사각 단면을 갖는 서브 프레임(14)으로 이루어진 칼라 음극선관용 지지프레임(5)에 있어서, 상기 서브 프레임(14)은 메인 프레임(13)과 결합되는 용접부(14a)와 지지부(14b)로 구성되고, 용접부와 지지부사이는 예각을 이루도록 절곡된 것이다.

Description

칼라 음극선관용 지지프레임{support frame for color cathode ray tube}

본 발명은 전자빔의 색선별역할을 하는 섀도우마스크가 고정되는 음극선관용 지지프레임에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 섀도우마스크를 한쪽방향으로만 스트레칭하는 타입의 음극선관용 지지프레임에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 일부 절결하여 나타낸 측면도로서, 패널(1)의 내면에 R, G, B 3색의 형광체가 도포된 형광막(2)이 형성되어 있고 상기 형광막에 근접된 위치에는 전자빔(3)의 색선별역할을 하는 전자빔 통과공(4a)이 무수히 많이 천공된 섀도우마스크(4)가 지지프레임(5)에 고정된 상태로 설치되어 있다.

상기 지지프레임(5)은 스프링(6)에 의해 패널(1)에 지지 설치되어 있고 지지프레임의 후방으로는 음극선관의 동작시 전자빔(3)이 외부 지자계로부터 영향을 받지 않도록 지자계를 차폐시키는 인너쉴드(7)가 설치되어 있다.

그리고 상기 패널(1)의 후방으로 네크부(8a)가 일체로 형성된 펀넬(8)이 프릿 글라스로 고정되어 있고 상기 네크부에는 전자빔을 형광막(2)측으로 주사하는전자총(도시는 생략함)이 봉입되어 있으며 상기 네크부의 외주면에는 전자총으로부터 주사된 전자빔을 스크린의 수평 및 수직방향으로 편향시켜주는 편향요크(9)가 설치되어 있는데, 상기 전자빔(3)은 네크부(8a)의 외주면에 설치된 2, 4, 6극의 마그네트(10)의 조정작업(ITC)에 의해 그 진행궤도가 수정된다.

상기 음극선관은 네크부(8a)에 전자총을 삽입한 다음 배기공정을 통해 음극선관의 내부를 고진공상태로 만들게 되는데, 상기 공정시 패널(1)은 도 2에 나타낸 바와 같이 상당량의 인장 및 압축력을 받게 되어 음극선관은 외부 충격에 의해 폭죽현상을 일으킬 우려가 있게 되므로 배기공정을 실시하기 전에 패널(1)의 스커트(Skirt)에 보강밴드(11)를 감싸주게 된다.

이와 같이 구성된 평면 음극선관은 전자총의 히터에 전원이 인가되어 음극(도시는 생략함)으로부터 전자빔이 발생되면 발생된 R, G, B 전자빔은 다수개의 전극을 차례로 통과하면서 가속 및 집속된 다음 편향요크(9)의 자계에 의해 수평 및 수직방향으로 편향된 상태로 스크린을 향해 주사된다.

이렇게 주사된 전자빔은 색선별역할을 하는 섀도우마스크(4)의 전자빔 통과공(4a)을 통과하여 패널(1)의 내면에 도포된 형광체를 발광시키게 되므로 화상이 재현된다.

도 2에 나타낸 바와 같이 섀도우마스크(4)의 곡률을 설계치수대로 유지할 수 있도록 사각틀형태의 지지프레임(5)에 섀도우마스크(4)를 인장시킨 상태에서 용접 고정한 다음 상기 지지프레임에 스프링(도시는 생략함)을 끼우고 패널(1)의 내면에 형성된 스터드 핀(12)에 끼워주므로서 섀도우마스크(4)의 장착 작업이 완료된다.

이와 같이 패널(1)에 장착된 섀도우마스크(4)는 패널(1)과의 기하학적 구조를 이루어 전자총에서 방사된 3개의 전자빔(3)이 패널(1)의 내면에 형성된 형광체를 정확히 타격하여 발광시키도록 하는 역할을 하는데, 상기 섀도우마스크(4)에 형성되는 전자빔 통과공(4a)을 통과하는 3개의 전자빔 간격인 빔 그루핑율을 다음과 같은 관계식으로 표현할 수 있다.

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

상기 그루핑율은 3개의 전자빔 간격(빔 배열), S는 편향요크 성분, Q는 섀도우마스크에서 패널 내면까지의 거리, Ph(피치)는 섀도우마스크에 형성된 전자빔 통과공의 중심간 거리, L은 편향요크의 전자빔 편향중심에서 패널 내면까지의 거리이다.

여기서 섀도우마스크(4)와 패널(1) 내면까지의 거리(Q)가 크거나, 작으면 전자빔 배열이 언발란스되어 색순도에 악영향을 끼치게 된다.

음극선관의 동작시 전자총에서 방사된 대부분의 전자가 섀도우마스크(4)에 부딪혀 열에너지로 변하여 상기 섀도우마스크(4)를 열팽창시키는 도밍현상을 일으키게 되므로 지지프레임(5)이 2차 열팽창하게 되고, 이에 따라 섀도우마스크(4)에 형성된 전자빔 통과공(4a)의 위치가 가변되는 결과를 초래하게 된다.

또한, 음극선관의 외부에서 충격이 가해지면 가해진 충격이 패널(1)과 스터드 핀(12)을 통해 지지프레임(5)에 전달되어 떨림현상을 유발시키게 되므로 상기 지지프레임에 고정된 섀도우마스크(4)가 떨리는 하울링현상을 발생시키기도 한다.

일반적인 금형에 의해 섀도우마스크(4)를 포밍하는 타입의 구조에서는 음극선관의 패널(1)이 구형상의 곡률반경을 갖게 되지만, 음극선관의 플랫화에 따라 곡률반경이 커져 패널(1)의 내면 곡률이 평평하게 커지게 되므로 섀도우마스크의 곡률반경 또한 커지는 추세이다.

상기 섀도우마스크(4)의 곡률반경이 커져 평평하게 되면 구형상의 섀도우마스크에 비해 구조 강성이 급격하게 약해져 하울링 현상과 도밍 현상이 취약해지게 되는 문제점이 발생된다.

이러한 한계를 극복하기 위해 섀도우마스크(4)를 스트레칭하여 장력을 부여하는 지지프레임을 갖는 음극선관이 개발되었다.

특히, 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이 지지프레임(5)을 메인 프레임(장변방향)(13)과 서브 프레임(단변방향)(14)으로 각각 제작한 다음 메인 프레임(13)의 양 끝단에 서브 프레임(14)의 끝단을 용접하여 사각틀형태로 만든다.

이러한 상태에서 별도의 압축 설비에 의해 메인 프레임(13)을 단변방향(Y방향)으로 압축시킨 상태에서 메인 프레임(13)의 상면에 섀도우마스크(4)의 가장자리를 용접한 다음 압축하중을 제거하여 상기 메인 프레임(13)에 고정된 섀도우마스크(4)의 한 쪽방향으로 인장력이 작용되도록 하고 있다.

즉, 양쪽방향이 대칭인 2개의 메인 프레임(13) 상면에 용접된 섀도우마스크(4)는 압축하고 있던 하중을 제거하므로써 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14)의 탄성력에 의해 한쪽방향(단변방향, Y방향)으로 스트레칭되어 인장력을 받게 된다.

그러나 섀도우마스크(4)를 한쪽방향으로 스트레칭시키기 위한 지지프레임의구조에서 도 4 내지 도 6과 같은 종래의 지지프레임(5)은 (표 1)에 나타낸 바와 같이 1차 고유진동수 및 관성모멘트값, 압축하중값의 특성을 각각 갖는다.

특성 항목	제 1 실시예	제 2 실시예	제 3 실시예
1차 고유 진동수	100%	124%	136%
메인프레임 관성모멘트	100%	85%	120%
서브프레임 관성모멘트	100%	204%	100%
필요한 장력을 얻기 위한 압축하중의 크기	100%	96%	100%
지지프레임 어셈블리의 무게	100%	57%	114%

도 4a 내지 도 4c에 제 1 실시예로 나타낸 지지프레임(5)의 특성값을 100%로 가정하여 비교하여 보면, 제 1 실시예의 경우는 섀도우마스크(4)에 필요한 장력을 얻기 위해 압축시키는 압축하중과 무게를 크게 하는 문제점이 있고 제 2 실시예로 나타낸 도 5a 내지 도 5c의 지지프레임(5)은 서브 프레임(14)의 관성모멘트는 높으나, 메인 프레임(13)의 관성모멘트값이 오히려 줄어들어 비틀림모멘트가 취약해져 하울링 특성이 나빠지는 문제점이 발생되었다.

또한, 제 3 실시예로 나타낸 일본공개특허 평 5-258677호인 도 6은 메인 프레임(13)이 삼각형 중공단면으로 되어 있고, 서브 프레임(14)은 폐공형상으로 되어 있으며 용접부(결합부)와 지지부가 수직으로 절곡된 형상으로 되어 있어 1차 고유진동수와 메인 프레임(13)의 관성모멘트를 향상시키는 효과를 얻을 수 있으나, 지지 프레임(5)의 어셈블리 무게가 증대되어 진동 특성을 저해시키게 되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 서브프레임의 구조 및 메인 프레임과의 연결상태를 개선하여 지지프레임의 고유 진동수를 높여 하울링 특성을 개선하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 중공 삼각형상의 단면을 갖는 메인 프레임과, 폐공 사각 단면을 갖는 서브 프레임으로 이루어진 칼라 음극선관용 지지프레임에 있어서, 상기 서브 프레임은 메인 프레임과 결합되는 용접부와 지지부로 구성되고, 용접부와 지지부사이는 예각을 이루도록 절곡되며, 상기 메인 프레임과 서브 프레임의 고정부위에 연결 보강부재인 브라켓이 고정된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 지지프레임이 제공된다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 일부 절결하여 나타낸 측면도

도 2는 칼라 음극선관에 적용되는 패널 어셈블리의 횡단면도

도 3a는 칼라 음극선관의 기하학적 구조를 설명하기 위한 일부 횡단면도

도 3b는 빔 그루핑율을 설명하기 위한 전자빔 배열도

도 3c는 섀도우마스크의 일부를 나타낸 정면도

도 4a는 종래 지지프레임의 제 1 실시예를 나타낸 사시도

도 4b는 제 1 실시예의 메인 프레임을 나타낸 종단면도

도 4c는 제 1 실시예의 서브 프레임을 나타낸 사시도

도 5a는 종래 지지프레임의 제 2 실시예를 나타낸 사시도

도 5b는 제 2 실시예의 메인 프레임을 나타낸 종단면도

도 5c는 제 2 실시예의 서브 프레임을 나타낸 사시도

도 6은 종래 지지프레임의 제 3 실시예를 나타낸 사시도

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 지지프레임을 나타낸 사시도

도 8은 본 발명의 지지프레임을 나타낸 정면도, 측면도, 저면도

도 9는 본 발명의 메인 프레임을 나타낸 종단면도

도 10은 본 발명의 서브 프레임을 나타낸 종단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 지지프레임 13 : 메인 프레임

14 : 서브 프레임 14a : 용접부

14b : 지지부 15 : 브라켓

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 7 내지 도 10을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 지지프레임을 나타낸 사시도이고 도 9는 본 발명의 메인 프레임을 나타낸 종단면도이며 도 10은 본 발명의 서브 프레임을 나타낸 종단면도로서, 본 발명은 단변인 서브 프레임(14)이 폐공 사각단면 형상으로 되어 있는데, 상기 서브 프레임은 메인 프레임(13)과 고정되는 용접부(14a)와 지지부(14b)로 구성되어 있고 용접부와 지지부는 예각을 이루도록 자연스럽게 절곡된 형상으로 관성모멘트 및 강성을 증대시키게 된다.

그리고 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14)의 결합부위에 섀도우마스크(4)가 용접되는 외측에는 연결 보강부재인 브라켓(15)이 고정되어 지지프레임 어셈블리의 고유진동수를 증대시켜 하울링 특성이 개선되도록 구성되어 있다.

이 때, 상기 브라켓(15)은 섀도우마스크(4)가 용접되는 외측에 위치되게 고정되어 있다.

또한, 상기 메인 프레임(13)의 길이를 A, 서브 프레임(14)의 길이를 B, 메인 프레임의 단면 높이를 A1, 메인 프레임의 단면폭을 A2, 서브 프레임의 단면 높이를 B1, 서브 프레임의 단면폭을 B2라고 정의할 때, 메인 프레임(13)의 중공 삼각형 단면 높이와 폭의 비가 0.9 ∼ 1.05의 범위로 설정되어 있고, 서브 프레임(14)의 폐공 사각형 단면 높이와 폭의 비가 0.6 ∼ 0.9의 범위로 설정되어 있다.

상기 지지프레임(5)의 고유진동수를 나타내는 관계식을 표현하면 다음과 같다.

여기서, ω는 지지프레임의 고유진동수, K는 지지프레임의 강성, ρ는 밀도(지지프레임의 질량), I는 관성모멘트, ℓ은 지지프레임의 길이이다.

상기한 수식에 따라 지지프레임(5)의 강성을 향상시키면 고유진동수가 높아진다는 사실을 알 수 있는데, 동일 재질, 동일 길이, 동일 탄성계수를 갖는 지지프레임의 구조에서 관성모멘트를 높이면 강성이 높아지고, 고유진동수 또한 높아지게 된다.

변형에 저항하는 성질인 관성모멘트를 높이기 위해서는 지지프레임의 형상을 변경하고 결합부위의 강성을 높이면 높은 강성모멘트를 얻을 수 있게 되므로 고유진동수를 상승시키는 효과를 얻게 된다.

즉, 고유진동수인 ω ∝ I(관성모멘트)의 관계가 성립된다.

따라서 도 7a 내지 도 10에 나타낸 바와 같이 일정한 높이와 폭을 갖는 중공 삼각형상의 메인 프레임(13)과, 용접부(14a)와 지지부(14b)가 자연스럽게 절곡된 형상의 서브 프레임(14)을 이용하여 관성모멘트를 높여 주므로써 지지프레임(5)의 강성을 상승시킴과 동시에 고유진동 1차 모드의 주파수를 높일 수 있게 되므로 일정 주파수 범위내에서 발생하는 하울링 유발 피크 주파수를 줄여 하울링 특성을 향상시키게 된다.

즉, (표 2)인 특성 항목 비교표에 나타낸 것과 같이 유한요소 해석결과에 근거하면 본 발명의 경우 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14)의 관성모멘트를 종래의 제 1 실시예에 비하여 각각 159%, 20% 향상시키고, 고유진동수는 67% 상승시키게 됨은 물론 필요한 장력을 얻기 위한 압축하중은 14% 감소시키게 되고 지지프레임 어셈블리의 무게는 5% 감소시키게 되므로 진동특성 또한 향상시킬 수 있게 된다.

특성 항목	제 1 실시예	제 2 실시예	제 3 실시예	본 발명
1차 고유진동수	100%	124%	136%	167%
메인프레임 관성모멘트	100%	85%	120%	259%
서브프레임 관성모멘트	100%	204%	100%	120%
필요한 장력을 얻기 위한 압축하중 크기	100%	96%	100%	86%
지지프레임 어셈블리 무게	100%	57%	114%	95%

또한, 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14)의 조립부위에 섀도우마스크(4)가 용접되는 외측으로 연결보강재인 브라켓(15)을 고정하여 구조적으로 취약한 비틀림 모멘트를 보강하게 되므로 진동 특성에서의 고유진동 주파수를 향상시킬 수 있게 되고, 이에 따라 하울링 주파수를 줄일 수 있게 되므로 하울링 특성을 향상시키게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 종래의 지지프레임에 비하여 다음과 같은 장점을 갖는다.

첫째, 메인 프레임(13)의 중공 삼각형 단면형상의 높이와 폭의 비가 일정하게 되어 있고 서브 프레임(14)은 단면형상이 폐공 사각형상으로 메인 프레임과 결합되는 용접부(14a)와 지지부(14b)가 자연스럽게 예각으로 절곡된 형상으로 되어 있어 지지프레임(5)이 변형하는데 저항하는 성질인 관성모멘트를 향상시키게 되므로 지지프레임의 강성을 향상시키게 된다.

둘째, 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14)의 조립부위에 연결보강 브라켓(15)이 고정되어 있어 지지프레임 어셈블리의 비틀림 모멘트를 향상시키게 되므로 지지프레임 단품의 고유진동수를 높여 하울링 특성을 향상시키게 된다.

Claims (5)

1. 중공 삼각형상의 단면을 갖는 메인 프레임과, 폐공 사각 단면을 갖는 서브 프레임으로 이루어진 칼라 음극선관용 지지프레임에 있어서, 상기 서브 프레임은 메인 프레임과 결합되는 용접부와 지지부로 구성되고, 용접부와 지지부사이는 예각을 이루도록 절곡되며, 상기 메인 프레임과 서브 프레임의 고정부위에 연결 보강부재인 브라켓이 고정된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 지지프레임.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 연결 보강부재인 브라켓이 섀도우마스크가 용접되는 외측에 위치되게 고정된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 지지프레임.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 메인 프레임의 길이를 A, 서브 프레임의 길이를 B, 메인 프레임의 단면 높이를 A1, 메인 프레임의 단면폭을 A2, 서브 프레임의 단면 높이를 B1, 서브 프레임의 단면폭을 B2라고 정의할 때, 메인 프레임의 중공 삼각형 단면 높이와 폭의 비가 0.9 ∼ 1.05의 범위로 설정된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 지지프레임.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 메인 프레임의 길이를 A, 서브 프레임의 길이를 B, 메인 프레임의 단면 높이를 A1, 메인 프레임의 단면폭을 A2, 서브 프레임의 단면 높이를 B1, 서브 프레임의 단면폭을 B2라고 정의할 때, 서브 프레임의 폐공 사각형 단면 높이와 폭의 비가 0.6 ∼ 0.9의 범위로 설정된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 지지프레임.
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