KR100447654B1 - 칼라 음극선관용 마스크 어셈블리의 구조 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온 공정을 거친 후 새도우마스크의 장력이 감소하는 것을 방지하기 위한 열보상기구를 부착한 칼라 음극선관용 마스크 어셈블리의 구조 및 제조공정에 관한 것이다.

본 발명의 기술적 수단은 칼라 음극선관에 있어서, 하나의 서브프레임이 지지하는 서브프레임 지지부에 열보상기구가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 열보상기구 부착시 용접을 사용하지 않고 메인프레임에 구멍을 뚫어서 끼우는 방식을 사용하기 때문에 열보상기구의 용접공정을 제거할 수 있으며, 상기 용접공정 제거로 인해 프레임 및 열보상기구의 변형이 발생하지 않는다.

Description

칼라 음극선관용 마스크 어셈블리의 구조 및 제조방법 { The Structure and Manufacturing Method of The Mask Assembly For The C-CRT}

본 발명은 칼라 음극선관용 마스크 어셈블리에 관한 것으로, 특히 고온 공정을 거친 후 새도우마스크의 장력이 감소하는 것을 방지하기 위한 열보상기구를 부착한 칼라 음극선관용 마스크 어셈블리의 구조 및 제조공정에 관한 것이다.

종래의 칼라 음극선관은 도 1에 도시된 바와 같이 내측면에 R, G, B의 형광면(4)이 도포되어 있고, 전면부에는 방폭수단이 고정되어 있는 패널(1)과, 상기 패널의 후단에 융착된 펀넬(2)과, 상기 펀넬의 네크부에 삽입되어 전자빔(6)을 방사하는 전자총(16)과, 상기 전자빔(6)을 편향시키는 편향요크(5)와, 상기 패널의 내측에 일정한 간격을 두고 장착되어 전자빔(6)이 통과하도록 다수의 구멍이 형성된 새도우마스크(3)와, 상기 새도우마스크가 패널 내면과 일정한 간격을 유지하도록 새도우마스크를 고정 지지하는 메인프레임(7) 및 상기 메인프레임 양단에 용접, 지지되는 서브프레임(15)과, 상기 프레임과 패널을 연결 지지하는 스프링(8)과, 음극선관이 외부 지자기의 영향을 적게 받도록 차폐하는 이너쉴드(9)와, 상기 패널의 측면부 둘레에 설치되어 외부 충격을 방지하는 보강밴드(11)로 구성된다.

그리고 전자빔이 소정의 형광체에 정확히 타격을 하도록 진행궤도를 수정해 주는 마그네트(Magnet)(10)가 있어 순색도 불량을 방지한다.

상기 새도우마스크를 프레임에 용접하는 과정은 다음과 같다. 먼저 마스크 용접을 위해 메인프레임을 내측방향으로 압축한 후 마스크를 압축된 메인프레임 양끝단에 용접한다. 그런 다음 메인프레임에 가해진 압축을 제거하면 메인프레임의 회복력에 의해 마스크에 장력이 인가되는 것이다.

이때 상기 새도우마스크를 프레임에 용접하는 과정에서 고온의 열 공정을 거치게 된다. 이때 마스크 어셈블리는 고온에서 열변형을 일으키게 되며, 새도우마스크 재료의 탄성한계를 초과하게 되면 소성변형 즉, 크리프(Creep) 변형이 발생한다.

상기 크리프 변형이 발생하면 장력이 가해진 새도우마스크의 장력감소현상이 발생한다. 열공정 이후 장력저하현상이 발생하면 화면의 상태를 저하시킨다. 상기 새도우마스크의 장력저하를 방지하기 위해서 일본 공개특허 평2-276137과 미국특허 US 5111107에서는 도 2와 같이 서브프레임(15) 밑면에 프레임보다 열팽창계수가 큰 금속판인 열보상기구(19)를 부착하였다. 즉, 도 2에서 점선으로 표시된 마스크 어셈블리는 고온의 열 공정을 통과하면서 서브프레임(15)보다 열팽창계수가 큰 열보상기구(19)가 바이메탈 효과로 인해 화살표 방향으로 열변형을 일으켜서 실선으로 표시한 것과 같이 프레임이 변형되고 결국 새도우마스크가 받고 있던 장력이 감소된다. 상기와 같이 새도우마스크가 장력을 작게 받고 있는 상태에서 열공정을 통과하게 되므로 크리프에 의해 발생하는 장력 저하가 감소되는 것이다.

상기와 같은 종래의 열보상기구(19)는 저항용접방법 중의 하나인 프로젝션 용접방법을 이용하여 서브프레임(15) 하단에 용접한다. 그런데 상기 프로젝션 용접방법에 의해 열보상기구를 서브프레임에 용접할 때 높은 전류, 전압이 발생하므로 이로 인해 열보상기구 및 서브프레임의 변형이 발생하며, 상기 열보상기구의 변형으로 인해 서브프레임과 열보상기구의 밀착성이 떨어져서 이물질이 끼게 되고 진공불량이 발생한다. 도 3은 상기 서브프레임과 열보상기구의 용접된 모습을 나타낸 것이다.

또한 프로젝션 용접시 발생하는 높은 전류 및 전압에 의해 프레임이 자화되기 때문에 용접 후에는 반드시 탈자 설비를 이용해서 자화된 것을 탈자시켜야 한다. 이때 상기 자화된 것을 탈자시키지 않으면 자화 성분이 전자빔의 미스랜딩을 유발하게 된다. 상기와 같은 미스랜딩을 방지하기 위해 일본공개 특허 소53-54467에서는 메인 프레임 밑면에 금속판을 부착함으로써 브라운관 작동시의 랜딩을 보정하도록 하였다. 그러나 상기 일본공개 특허 소53-54467의 금속판은 고온 공정중의 장력저하를 감소시키지는 못한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 열보상기구 용접시 발생하는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특히 고온 공정을 거친 후 새도우마스크의 장력이 감소하는 것을 방지하기 위한 열보상기구를 부착한 칼라 음극선관용 마스크 어셈블리의 구조 및 제조공정을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관의 단면도,

도 2는 종래의 열보상기구의 작동원리를 나타낸 도,

도 3은 종래의 열보상기구의 용접 형태를 나타낸 도,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 열보상기구를 적용한 마스크 어셈블리를 나타낸 도,

도 5는 본 발명의 마스크 어셈블리의 제작과정을 나타낸 도,

도 6은 본 발명의 열보상기구가 부착되는 메인프레임의 부분도,

도 7은 본 발명의 열보상기구의 단면도,

도 8은 본 발명의 열보상기구에 작용하는 힘을 나타낸 도 및

도 9는 본 발명의 열보상기구의 실시 예를 나타낸 도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

3 : 새도우마스크 7 : 메인프레임

7a : 새도우마스크지지부 7b : 서브프레임지지부

15 : 서브프레임 20 : 열보상기구

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 펀넬의 네크부에 장착되어 상기 형광면을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색 선별 역할을 하는 텐션타입의 새도우마스크와, 상기 새도우마스크를 고정 지지하는 두 개의 메인프레임과 상기 두 개의 메인프레임 양단을 지지하는 두 개의 서브프레임으로 구성된 프레임을 포함하는 칼라 음극선관에 있어서, 상기 각각의 메인프레임은 새도우마스크 지지부 및 서브프레임 지지부로 구성되며; 상기 하나의 서브프레임이 지지하는 서브프레임 지지부에 열보상기구가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색 선별 역할을 하는 텐션타입의 새도우마스크와, 두 개의 메인프레임과 상기 각각의 메인프레임 양단에 용접, 지지되는 두 개의 서브프레임으로 구성되어 상기 텐션마스크를 고정 지지하는 프레임과, 상기 새도우마스크의 장력 저하를 방지하기 위한 열보상기구를 포함하는 칼라 음극선관용 마스크 어셈블리의 제작방법에 있어서, 두 개의 메인프레임 양 끝단에 두 개의 서브프레임을 용접하는 단계; 상기 두 개의 메인프레임을 바깥에서 안쪽으로 압축하는 단계; 상기 하나의 서브프레임에 의해 지지되는 두 개의 서브프레임 지지부에 열보상기구를 부착하는 단계; 상기 메인프레임에 새도우마스크를 용접하는 단계; 및 상기 메인프레임의 압축을 해제하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래에는 프레임보다 열팽창계수가 큰 금속을 서브프레임 하단에 용접하였으나, 본 발명은 도 4와 같이 프레임보다 열팽창계수가 작은 금속(20)을 이용하여 마주하는 메인프레임(7)의 양 끝단에 각각 부착하여 고온의 열 공정에서의 장력저하를 방지하고자 한다. 즉, 프레임은 고온의 열 공정을 통과하게 되면 서브프레임의 길이 방향으로 팽창을 하고자 하지만, 메인프레임에 열보상기구를 부착하면 상기 열보상기구에 의해 프레임이 팽창하지 못하게 되므로 마스크에 작용하는 장력이 더 이상 증가되지 않아 크리프에 의한 장력 저하는 감소된다.

또한 종래에는 서브프레임 하단에 열보상기구를 용접하기 때문에 상기 용접에 의한 변형이 발생하였다. 따라서 본 발명은 도 4a와 같이 마주하는 메인프레임(7) 양 끝단에 열보상기구를 부착하는데, 이때 도 4b 및 도 4c와 같이 상기 열보상기구(20)와 접촉되는 메인프레임(7)에 원 또는 다각형의 구멍을 뚫은 다음 열보상기구의 양 끝단을 절곡하여 상기 구멍에 삽입하는 방법을 사용한다. 상기와 같이 메인프레임에 구멍을 뚫어서 열보상기구를 부착하게 되면, 메인프레임과 서브프레임 용접시 발생하는 용접잔류가스를 쉽게 제거할 수 있다.

도 5는 본 발명에 의한 마스크 어셈블리의 제조공정을 나타낸 것이다. 즉, 먼저 메인프레임과 서브프레임을 용접한 후, 상기 메인프레임을 내측방향으로 압축하고 상기 기술한 방법에 의해 열보상기구를 부착한다. 그런 다음 메인프레임에 새도우마스크를 용접하고 상기 메인프레임에 가한 압축을 해제하는 단계로 마스크 어셈블리를 제조한다.

도 6은 본 발명의 열보상기구를 부착하기 위한 메인프레임의 단면도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 메인프레임(7)의 서브프레임 지지부(7b)에 원 또는 다각형의 구멍을 뚫되, 상기 구멍은 서브프레임의 중앙을 향해 역구배되도록 한다.도 6에서 d'는 상기 메인프레임 구멍의 역구배 깊이를 나타낸 것이고, θ'는 역구배 각도를 나타낸 것이다. 상기와 같은 메인프레임에 열보상기구를 부착하기 위해서는 상기 d'이 프레임의 압축 후와 새도우마스크 부착 후 압축하중을 제거했을 때의 메인프레임 변형량 δ보다 작아야 한다. 또한 θ'는 열보상기구의 이탈을 방지하기 위해 90°미만으로 한다.

도 7은 본 발명의 열보상기구의 형상을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 열보상기구는 상기 메인프레임의 구멍에 끼워서 고정하기 위해 양 끝단을 절곡시켜서 역구배되도록 한다. 이때 열보상기구의 절곡깊이 d는 메인프레임의 역구배 깊이 d'보다 작게 하고, 절곡각도 θ는 90°미만으로 하되 메인프레임 구멍의 역구배각도 θ'보다는 크게 해서 열보상기구 부착시 간섭이 발생하지 않도록 해야 한다.

또한 종래 기술에서는 고온 열공정에서의 열보상을 위해서 열보상기구의 두께를 조절하였다. 그러나 상기 열보상기구의 두께가 두꺼울수록 재료비가 상승하는 단점이 있다. 따라서 본 발명에서는 열보상기구의 두께가 아닌 형상을 변경하여 재료비 상성 없이 고온의 열공정에서의 보상량을 조절할 수 있다.

도 8은 본 발명의 열보상기구에 작용하는 힘과 모멘트의 관계를 나타낸 것이다. 상기 열보상기구에 작용하는 힘은 고온의 열공정에서 프레임이 팽창하면서 발생하는 힘 T와 프레임의 열팽창시 발생하는 회전성분에 의한 모멘트 M으로 구성된다. 따라서 열보상기구에 작용하는 응력은 하기 식과 같이 단면에 수직인 성분 T에의해 발생하는 σ_T와 모멘트 M에 의해 발생하는 σ_M의 조합으로 나타낼 수 있다.

상기 식에서 A는 열보상기구의 단면적이고, I_Z는 열보상기구의 단면 2차 관성 모멘트이고, t는 열보상기구의 두께이다.

따라서 열보상기구의 강성을 증가시켜 고온의 열공정에서 장력 저하를 감소시키기 위해서는 상기 열보상기구의 단면적과 단면 2차 관성 모멘트를 증가시켜야 한다. 상기 단면적은 두께 및 폭과 관계가 있으며, 두께가 일정할 때 폭을 증가시킴으로써 강성을 높일 수 있다. 또한, 도 9와 같이 열보상기구 끝단을 L형, M형 또는 수회 절곡 함으로써 단면2차 관성 모멘트를 증가시킬 수 있다.

상기 기술한 바와 같이 본 발명은 열보상기구 부착시 용접을 사용하지 않고 메인프레임에 구멍을 뚫어서 끼우는 방식을 사용하기 때문에 열보상기구의 용접공정을 제거할 수 있으며, 상기 용접공정 제거로 인해 프레임 및 열보상기구의 변형이 발생하지 않는다. 또한 용접으로 인한 과다한 전류, 전압이 작용하지 않으므로 프레임이 자화되지 않아 음극선관 제조후 전자빔의 미스랜딩이 발생하지 않는다.

또한 상기 열보상기구를 부착하기 위한 메인프레임의 구멍은 메인프레임과 서브프레임의 용접후 잔류가스를 배출하는 데 용이하며, 본 발명의 열보상기구는 두께를 증가시키지 않고 단면 형상을 변형시킴으로써 장력저하를 감소할 수 있으므로 열보상기구의 재료비가 상승하지 않는다.

Claims (15)

1. 내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 펀넬의 네크부에 장착되어 상기 형광면을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색 선별 역할을 하는 텐션타입의 새도우마스크와, 상기 새도우마스크를 고정 지지하는 두 개의 메인프레임과 상기 두 개의 메인프레임 양단을 지지하는 두 개의 서브프레임으로 구성된 프레임을 포함하는 칼라 음극선관에 있어서,

   상기 각각의 메인프레임은 새도우마스크 지지부 및 서브프레임 지지부로 구성되고;

   상기 하나의 서브프레임이 지지하는 서브프레임 지지부에 걸쳐 메인 프레임의 열팽창계수보다 작은 열보상기구가 설치되고;

   상기 서브프레임 지지부는 관통하는 원 또는 다각형의 홈이 형성되며, 상기 홈은 서브프레임의 중앙을 향해 역 구배된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 메인프레임의 역구배 각도가 90°미만인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 열보상기구의 양 끝단이 상기 메인프레임의 홈에 끼워지도록 절곡되어 역구배된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 열보상기구의 역구배 각도가 90°미만인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
7. 제 1항 및 제 5항에 있어서,

   상기 열보상기구의 역구배 깊이를 d라 하고, 상기 메인프레임 홈의 역구배 깊이를 d'이라 할 때 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.

   d 〈 d'
8. 제 1항 및 제 5항에 있어서,

   상기 열보상기구의 역구배 각도를 θ라 하고, 상기 메인프레임 홈의 역구배 각도를 θ'이라 할 때 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.

   θ' 〈 θ 〈 90°
9. 제 1항에 있어서,

   상기 열보상기구의 양 끝단이 1회 이상 구부러진 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
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