KR100346967B1 - 경화된지지스프링과이것을사용하는음극선관 - Google Patents

Abstract

음극선관의 마스크-프레임 조립체를 위한 지지 스프링의 변형에 대한 저항은 몸체의 모서리를 따라 세로로 연장되고 스프링의 베이스 안으로 부분적으로 연장된 강화리브를 부가함으로써 향상 된다.

Description

경화된 지지 스프링과 이것을 사용하는 음극선관{Stiffened support spring and CRT incorporating same}

본 발명은 컬러 텔레비젼의 음극선관(CRT_S), 특히 CRT 유리 덮개의 전면 판넬부에서 애퍼쳐 마스크-프레임 조립체를 지지하는 바이메탈 스프링에 관련된 것이다.

컬러 텔레비젼에서 사용하는 음극선관(CRT_S)은 통상 관의 유리 덮개의 전면판넬부 조금 뒤에 매달은 애퍼쳐 마스크를 채용한다. 상기 애퍼쳐 마스크의 기능은 덮개의 목 부분에서 전자총 또는 복수개의 총들에 의해 방사되는 전자빔을 전면 판넬의 안쪽면에 위치하는 발광 디스프레이 스크린의 소정 형광 부재로 향하게 한다. 애퍼쳐 마스크를 매달기 위한 고정 배열은, 애퍼쳐와 형광 부재의 오정렬을 방지하기 위하여 관의 조작중 마스크를 소정의 위치에서 유지할수 있어야 한다. 이러한 오정렬은 전자 빔이 잘못된 형광 부재로 도달하는 결과가 될 수 있으며, 이는 디스플레이 상의 색상 선도의 저하 원인이 된다.

한 실시예에 있어, 다수의 작은 애퍼쳐를 갖는 상대적으로 얇은 금속 박막의 마스크가 견고한 지지 프레임에 의하여 지지되며, 상기 프레임은 프레임의 가장자리에 고정되어 있는 수개 즉 3이나 4개의 바이메탈 스프링에 의하여 판넬에 고정된다. 이들 스프링은 마스크와 스크린 사이에서 정렬을 유지하기 위하여 관의 초기 예열 기간동안 가열되지 않도록 설계된다.

각 지지 스프링의 한쪽 단부는 마스크에 연결 즉 용접되며 다른 쪽 단부는 유리면 판넬의 측벽이나 가장자리에 끼워져 있는 고정 스터드를 속박하는 애퍼쳐를 규정한다. 벤드 각은 판넬에서 마스크-프레임 조립체의 삽입을 허용하기위한 스프링 기울임에 요구되는 스프링 부하를 결정한다.

발광 스크린상에서 마스크 애퍼쳐와 형광 부재 사이의 정렬이 매우 중요하기 때문에 상기 마스크는 디스플레이 스크린의 제작에 사용되었다. 정렬을 보장하기 위하여, 다른 컬러 형광을 가지는 광감층이 마스크를 통하여 노광된다. 세개의 분리된 색상(적, 청, 녹)을 위하여 세개의 분리된 노광이 있으므로 마스크-판넬 조립체는 최종 조립전에 수차례 판넬로부터 삽입되고 이동된다.

판넬-마스크 조립체(PMA)를 형성하기 위하여 판넬에 마스크-프레임 조립체의 최종 삽입 후에 애퍼쳐와 형광 부재사이의 정렬이 유지되는 것은 관의 동작에 있어 중요하다. 만약 화상관이 팩킹, 선적 이나 저장 과정에 가령 낙하나 진동과 같은 오작업이 있으면 관에 기계적인 힘이 상기 스터드와 판넬을 통하여 지지 스프링으로 전달될 것이다. 따라서 상기 스프링은 캔틸레버되고 곡률반경의 영역에서 매우 높은 비틀림 부하를 입을수 있다. 만약 상기 비틀림 부하가 하나 또는 그 이상의 스프링의 영구 변형을 초래한다면, 상기 관은 불합격 되어야 한다.

여러 가지 수단이 이러한 지지 스피링의 기계적 충격에 대한 저항을 향상시키기 위하여 제안되어 왔다. 일본 특허 출원 소56-97944 호 에서는 스프링의 주부가 두개의 조금 비평형 상태의 다리에 의해 구성되고; 일본 특허출원 소56-97945 호 에서는 스프링의 주부가 그 하나는 아크 형상의 곡률을 가지는 두개의 다리에 의하여 구성되며; 제 4,670,687 호와 같은 다른 특허에서는, 견고한 지지 프레임을 갖지 않고, 견고한 프레임을 채용한 가장자리-장착 스프링 보다 낮은 탄성률을 가지는 박막 스프링을 채용하는 모서리 장착 시스템의 마스크 어셈블리를 설명한다.

본 발명의 목적은 CRT 마스크-프레임 조립체의 프레임에 가장자리-장착 부착물로서의 향상된 지지 스프링을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 영구 변형에 대하여 향상된 저항을 가지는 이러한 지지 스프링을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 용이하게 제작할 수 있는 이러한 지지 스프링을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 하나 혹은 둘 이상의 향상된 스프링을 채용하는 CRT를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따라서, 애퍼쳐 마스크를 위한 지지 프레임의 한쪽 가장자리에 부착하기위한 베이스부를 한쪽단에 포함하고, 다른 단부에는 CRT를 위한 지지 스프링을 제공하며, 주부는 베이스부와 애퍼쳐된 부분에 연결되고, 상기 베이스부는 제 일 평면에 위치하고, 주부와 애퍼쳐된 부분은 여기에서 곡률각(band angle)으로 불리는 모서리에서 제 일 평면을 가로 지를는 제 이 평면에 위치하며, 상기 스프링은 주 몸체부의 적어도 일부에서 길이 방향으로 신장된 두개의 돋아오른 리브나 양각부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 상기 리브는 베이스부 쪽으로 부분적으로 확장된다. 리브의 치수는 오조작에 기인한 기계적 충격으로 부터 영구 변형을 방지하는데 충분한 비틀림 강도에 이르고, 변형으로 부터 애퍼쳐 마스크를 보호하기 위하여 충분한 탄성을 유지하도록 선택된다.

본 발명의 다른 특성에 있어서, 하나 또는 둘 이상의 본 발명의 향상된 지지 스프링을 사용하는 CRT를 제공한다. 스프링의 상기 베이스부는 CRT의 애퍼쳐 마스크를 지지하는 견고한 프레임의 가장자리에서 용접에 의하여 양호하게 접촉하고, 애퍼쳐 부분은 고정볼트를 끼워 넣고 CRT의 전면 판넬의 측벽이나 가장자리로 부터 신장시킨다.

본 발명의 다른 특성은 실시예와 다음의 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

제 1도는 견고한 프레임에 의하여 지지되는 애퍼쳐 마스크를 포함하는 선행기술의 컬러 음극선관의 부분 단면 사시도;

제 2도는 제 1도에서 II-II선을 취한 프레임과 튜브의 전면 판넬 측벽사이의 지지 스프링을 나타내는 전면 단면도;

제 3도는 경화 리브를 가지는 본 발명의 지지 스프링의 사시도;

제 4도와 제 5도는 여러 비틀림 부하에 대한 스트레스 분포를 나타내는 각각 선행기술의 지지 스프링과 본 발명의 스프링의 사시도;

제 6도는 스프링 밴드에서의 Ksi로 나타낸 최대 스트레스 대 서로 다른 리브 높이에서의 리브 넓이에 대한 그래프; 그리고

제 7도는 스프링 용접에서 스트레스에 대한 제 6도에 유사한 그래프이다.

이제 애퍼쳐 마스크와 견고한 지지 프레임을 채용하는 선행기술의 컬러 CRT의 부분 단면 사시도를 나타내는 제1도를 참조한다. CRT(1)는 깔때기부(10)와 전면 판넬부(11)로 형성되는 유리통(glass envelope)을 갖는다. 깔때기부(10)의 후면이나 목부에는 전자 빔을 발생하는 인-라인 전자총(12, 13 및 14)이 위치한다. 이들 빔은 전면 판넬(11)의 안쪽에 위치하는 발광 형광 스크린(18)으로 향한다. 스크린(18)은 각각 세 단위의 부재로 구성되며 그들중 하나는 수직 줄무늬의 형상(19, 20 및 21)으로 나타나고 있다.

스크린(18)의 전면에서 조금 떨어진 위치에 전자빔을 스크린 상의 적절한 형광 부재로 인도 하기 위하여 존재하는 애퍼쳐(23)를 다수 가지는 금속의 박막인 애퍼쳐 마스크(22)가 위치한다. 마스크(23)는 견고한 프레임(24)에 의하여 지지되며, 프레임은 한쪽 단부는 용접(26a, 28a 및 30a)에 의하여, 한쪽 단부에서 상기 프레임에 접촉되는 지지 스프링(26, 28 및 30)(제 2도)에 의하여 차례로 지지 된다. 스프링의 다른 한 단부는 틈을 두고 판넬(11)의 측벽이나 가장자리에 끼워 넣은 금속 스터드(32, 34 및 36)를 채용한다. 본 실시예에서 선행기술은 전형적으로 관의 X축 가까이에 위치하는 두개와 Y축 가까이에 위치하는 하나인 세개의 스프링이 있다.

제 3도는 베이스부(38)를 가지는 스트립형 부재, 주몸체부(40)와 애퍼쳐(44)를 갖는 간극 형성부(42)를 가지고, 전면 판넬의 가장자리에서 금속 지지 스터드로 고정되는 본 발명의 향상된 지지 스프링(28)의 한 실시예를 나타낸다. 본 발명에 따라서 스프링은 세로축 L 의 방향으로 스트립의 모서리를 따라 신장된 돋아오른리브(46, 48)를 갖는다. 제 3도에서 높이(h), 리브 넓이(w) 그리고 리브 길이(l)를 나타낸다.

상기 스프링은 스프링 재료의 코일로 부터 우선 스탭핑하고 애퍼쳐와 리브의 형틀을 사용하고, 그리고 축 A에서 주부와 애퍼쳐부를 베이스 부의 바깥면 쪽으로 들어올려 스프링을 구부리고 마지막으로 코일로 부터 스프링을 자름으로 쉽게 제작된다. 베이스부가 프레임에 용접될때 스프링의 나머지 부분은 프레임으로 부터 판넬 가장자리 쪽으로 신장된다. 구부림 후에 베이스와 스프링의 잔여부는 구부림각 베타(β)의 마이너스 180 도 각에서 가로지를는 다른 평면에 위치한다.

상기 실시예에서 리브는 주로 몸체부에 위치하고 또한 베이스부로 부분적으로 신장되는 것을 보여준다. 상기 스프링 설계의 이점을 설명하기 위하여 선행기술의 스프링, 선행기술의 변형과 본 발명에 따른 스프링에 대하여 알거 모델링에 의하여 스트레스 표 계열을 만들었다.

제 4도는 불변강(36wt. 퍼센트 니켈, 나머지는 철)과 22wt. 퍼센트 니켈, 3wt. 퍼센트 크롬, 나머지는 철; 그리고 다음의 치수를 갖는 ("활동 길이"는 애퍼쳐와 벤드사이의 거리를 정의 한다) 스프링 재료의 조성으로 마들어진 선행기술 지지 스프링의 스트레스 표:

활동 길이 :1.797 인치(4.56 cm)

전체 넓이 :0.600 인치(1.52 cm)

두께 :0.035 인치(0.09 cm)

베이스 길이 :0.750 인치(1.91 cm)

벤드 각(β) :10 °0'

그리고 관의 "Z"축에 평행한 평면에서 애퍼쳐에 인가되는 부하가 약 80파운드의 비틀림 부하에서 위치한다. 이 부하는 표면 드롭 테스트에 전형적인 것으로, 관은 35G, 12m, 1/2 sine 파 충격을 받는다. 보이는 바와 같이, 벤드 영역에서 스트레스 수준은 113 Ksi, 이는 스프링 재료의 탄성 한계를 넘는 것이다.

제 5도는 동일한 전체 치수를 가지며 제 4도의 스프링으로 벤드 각과, 그리고 다음 치수를 갖는 두개의 강화 리브를 가지는 본 발명의 스프링의 스트레스 표다:

리브 길이 : 0.900 인치( 2.29 cm)

리브 넓이 : 0.150 인치( 0.38 cm)

리브 높이 : 0.025 인치( 0.06 cm)

알수 있는 바와 같이, 스프링 벤드 라인에서 높은 스트레스가 감소 되었다.

제 6도와 제 7도는 관의 "Z"축 방향에서 스프링 애퍼쳐에 인가되는 80파운드의 부하에 대하여 여러가지 리브 높이와 넓이에 대한 스프링 베이스에서 스프링 벤드 라인과 제1용접(벤드에 가장 가까운 용접)에서의 최대 스트레스에 대한 그래프적인 데이터를 설명한다. 상기 고정 스프링의 치수는 다음과 같다:

활동 길이 : 1.800인치( 4.57 cm)

전체 넓이 : 0.600인치( 1.52 cm)

두 께 : 0.035인치( 0.09 cm)

베이스 길이 : 0.750인치( 1.91 cm)

벤드 각 : 10 °0'

리브 길이 : 0.400인치( 1.02 cm)

제 6도는 벤드에서의 최대 스트레스(Slmax)대 세개의 다른 리브 높이:0.015인치( 0.038 cm)(곡선 61); 0.025인치( 0.064 cm)(곡선 62); 그리고 0.030인치( 0.076 cm)(곡선 63)에 대하여 0.100에서 0.200인치(0.25에서 0.5 cm) 범위의 리브 넓이(W)를 나타낸 것이다. 알수 있듯이 벤드에서의 스트레스는 리브 높이 뿐 아니라 리브 넓이가 증가함에 따라 감소한다. 그러나 리브의 높이가 스프링 재료의 두께에 같은 정도로 증가함에 따라, 스프링 복원력(스프링 재료가 그 원래의 위치를 기억하는 경향), 크랙 및 도구 수명은 스프링 질에 영향을 미치는 수치 조정을 어렵게 하는 문제가 있다.

제 7도는 제 6도 에서와 같이 같은 리브 높이와 넓이에 대하여 베이스에서의 제 1 용접(벤드에 가까운 용접)에서 받는 스트레스(S₂) 를 그래프로 나타낸다. 용접부 에서 스트레스는 또한 리브 높이가 증가 함에 따라 감소 한다. 그러나 리브 넓이가 0.100에서 0.200 인치로 증가 함에 따라 스트레스는 감소하기 전에 처음에 약간 증가 한다.

이러한 곡선과 생산관계에 기초하여 0.025인치( 0.064 cm)의 리브 높이와 0.150인치( 0.038 cm)가 최적을 나타낸다. 이 치수의 조합은 약 76Ksi의 벤드에서 그리고 약 135Ksi의 제 1 용접에서 최대 스트레스를 나타낸다.

비교로서 한 모델은 동일한 80파운드 부하하에서, 벤드와 제 1 용접에서 각각 113과 145Ksi의 최대 계산 스트레스 하에서 선행기술 스프링으로 개발되었다.

본 발명은 실시예의 제한된 수에 대하여 설명하였다. 다른 실시예와 실시예의 변형이 상기 설명으로 부터 당해 기술자가 알수 있을 것이며, 그리고 이러한 것이 부가되는 청구항의 범위에서 포함되기를 의도되고 있다.

Claims (7)

1. 깔때기부와 전면 판넬부를 구비하는 덮개부와, 깔때기부 후방의 적어도 하나의 전자총과, 전면 판넬의 안쪽에 하나의 발광 형광 스크린과, 스크린 뒤의 단거리에 위치하며 다수의 애퍼처를 가지는 얇은 금속 시트와 견고한 지지 프레임과 적어도 두개의 지지 스프링을 구비하며, 각 지지 스프링은 프레임의 측벽에 부착된 베이스부와 판넬의 측벽 쪽으로 연장된 몸체부와 판넬 측벽에 삽입 및 돌출된 지지 스터드와 결합하는 애퍼쳐부를 가지는, 마스크 프레임 조립체를 포함하는 음극선관에 있어서, 적어도 하나의 상기 지지 스프링은 몸체부의 적어도 일부를 따라서 길이 방향으로 연장된 하나의 상승 리브를 가지는 것을 특징으로 하는 음극선관.
2. 제 1 항에 있어서, 서로 떨어져 있는 두 개의 상승 리브를 가지는 것을 특징으로 하는 음극선관.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 리브는 상기 스프링의 베이스부 안으로 적어도 부분적으로 연장된 것을 특징으로 하는 음극선관.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 리브는 상기 스프링의 대향 세로 방향 모서리 근방에 위치하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
5. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 리브는 약 0.100 인치(2.54mm)에서 약 2.00 인치(5.08mm)의 범위내의 폭과 약 0.015 인치(0.381mm)에서 약 0.030 인치(0.762mm)의 범위내의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 리브는 약 0.150 인치(3.81mm)의 폭과 약 0.025 인치(0.635mm)의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 음극선관의 애퍼쳐 마스크-프레임 조립체를 위한 지지 스프링.