KR19980068234A - 브라운 관의 하울링(howling) 저감 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 하울링 저감 구조가 브라운 관 벌브 내부의 온도가 상승될 경우 스터드 핀이 팽창되거나 새도우 마스크 결합체의 팽창으로 인해 스프링이 스터드 핀의 대직경부에 결합됨으로써 브라운 관 벌브와 스프링의 결합력이 커지게 되므로 감쇠비가 상승되어 새도우 마스크로 전달되는 진동력의 진폭이 커지게 되고 하울링 형상이 심화되는 문제점이 있기 때문에, 브라운 관 벌브의 온도가 상승될 경우 스프링과 스터드 핀(5) 사이의 결합력을 감소시키는 결합력 제어 수단이 부가되되, 결합력 제어 수단으로 스터드 핀(5)의 외주면에 형상 기억 합금으로 제조된 링(6)을 외삽시킴으로써, 브라운 관의 작동시 형상 기억 합금 링(6)이 스터드 핀(5)을 압박하여 스프링과의 결합력을 줄이게 되므로 하울링이 저감되는 브라운 관의 하울링 저감 구조에 관한 것이다.

Description

브라운 관의 하울링(howling) 저감 구조

본 발명은 컬러 브라운 관에 있어서 새도우 마스크를 고정하는 구조에 관한 것으로서, 특히 새도우 마스크로 전달된 진동에 의해 발생되는 하울링을 저감시킬 수 있는 브라운 관의 하울링 저감 구조에 관한 것이다.

새도우 마스크 타입의 브라운 관은 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 전면의 패널(panel;1a)과 후면의 퍼널(funnel;1b)로 구성된 브라운 관 벌브(1)와, 상기 패널(1a)의 내측에 위치되고 복수개의 홀이 형성된 박판 형상의 새도우 마스크(2)와, 상기 새도우 마스크(2)의 가장자리에 용접되어 새도우 마스크(2)를 지지하는 프레임(3)과, 새도우 마스크(2)와 프레임(3)의 결합체 주위에 용접되어 새도우 마스크 결합체의 진동을 흡수하는 스프링(4)과, 상기 패널(1a)에 부착되고 스프링(4)에 결합되어 상기 프레임(3)을 지지하는 테이퍼 형상의 스터드 핀(5)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 새도우 마스크 타입 브라운 관은 퍼널(1b)의 뒷부분에 설치된 전자총(미 도시)에서 발사된 빔(beam)이 상기 새도우 마스크(2)의 구멍을 통과하여 패널(1a)의 형광체에 충돌함으로써 화면을 형성하게 된다. 또한, 상기 스프링(4)은 브라운 관 벌브(1)의 진동이 스터드 핀(5)을 통해 새도우 마스크(2)에 전달될 경우 이를 흡수하여 새도우 마스크(2)의 흔들림을 최소화하게 된다.

그런데, 최근의 PC(Personal Computer)는 멀티 미디어(multi meadia)화 추세에 따라 A/V(Audio Video)적인 요소를 갖는 기능이 필수적으로 추가되고 있다. 이에 따라 상당한 파워의 스피커가 브라운 관의 주위에 배치되어 강한 음향을 방사하게 된다.

스피커의 파워가 커지게 되면 스피커의 방사음에 의한 진동이 브라운 관 벌브(1)에 전달되고, 브라운 관 벌브(1)의 진동이 새도우 마스크(2)에까지 전달될 경우 새도우 마스크(2)가 흔들리게 됨으로써 화면이 일그러지는 하울링(howling) 현상이 발생된다. 특히, 스피커의 파워가 커져 새도우 마스크(2)에 전달되는 진동의 진동수가 새도우 마스크 결합체의 고유 진동수와 일치될 경우 공진 현상으로 인해 하울링 현상이 더욱 커지는 경향을 나타낸다.

이러한 하울링 현상이 발생되면 새도우 마스크(2)가 심하게 떨리게 되므로 전자총에서 발사된 빔(beam)이 새도우 마스크(2)의 구멍을 제대로 통과하지 못하고 잘못된 구멍을 통과하게 된다. 이에 따라 빔이 패널(1a)의 적절하지 못한 위치에 있는 형광체와 충돌하게 되어 화면을 형성하므로 화면의 질이 저하되게 된다.

특히, 최근의 PC의 추세를 보면 브라운 관과 본체 및 여러 가지의 보조 장치가 하나의 박스 내에 수납된 일체형 PC가 주요한 테마로 되어 있다. 이러한 일체형 PC의 경우는 스피커의 진동이 브라운 관에 그대로 전달되어 심각한 하울링을 발생시킬 소지가 크다 할 수 있다.

따라서, 하울링 현상을 방지하기 위한 하울링 저감 구조를 채택하게 되는데, 하울링 저감 구조는 여러 가지 형태로 나타난다. 즉, 스피커의 진동이 브라운 관에 전달되더라도 새도우 마스크(2)에 전달되는 진동이 작아지도록 진동 흡수 부재를 설치하기도 하고(공개특허공보 95-9858호), 새도우 마스크(2)의 결합체가 진동되지 않도록 프레임(3)의 강성을 높이기 위하여 도 10에 도시된 바와 같이 프레임(3)의 주위에 텐션 밴드(tension band;7)를 설치하기도 한다(특허공보 95-4393호). 진동 흡수 부재의 경우는 브라운 관 벌브(1)의 진동을 일정 정도 흡수하여 새도우 마스크 결합체가 흔들리지 않도록 하고, 상기 텐션 밴드(7)는 프레임(3)의 강성을 높임으로써 프레임(3)의 고유 진동수를 크게 하여 공진 현상이 발생되지 않도록 하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 하울링 저감 구조는 브라운 관 벌브(1) 내부의 온도가 상승될 경우 스터드 핀(5)이 팽창되거나 새도우 마스크 결합체의 팽창으로 인해 스프링(4)이 스터드 핀(5)의 대직경부에 결합됨으로써 브라운 관 벌브(1)와 스프링(4)의 결합력이 커지게 되므로 감쇠비가 상승되어 새도우 마스크(2)로 전달되는 진동력의 진폭이 커지게 되고 하울링 형상이 심화되는 문제점이 있다.

즉, 브라운 관 벌브(1)의 패널 표면에서 전자총의 빔이 형광체와 충돌하게 됨으로써 화상을 형성하게 되는데, 브라운 관 벌브(1)의 내부가 진공으로 되어 있으므로 빔의 투과에 따라 온도가 점차 상승되어 일정 수준에 도달하게 된다. 이때의 브라운 관 벌브(1)의 내부 온도는 대략 60∼70℃가 된다.

브라운 관 벌브(1)의 내부 온도가 상승되면 상기 스터드 핀(5)이 팽창하게 되므로 스프링(4)과 스터드 핀(5) 사이의 결합력이 커지게 된다. 또한, 브라운 관 벌브(1)의 온도 상승에 따라 상기 새도우 마스크 결합체 또한 팽창하게 되어 새도우 마스크 결합체의 외부에 있는 스프링(4)이 테이퍼 형상의 스터드 핀(5)과 결합시 스터드 핀(5)의 대직경부로 이동되어 스프링(4)과 스터드 핀(5) 사이의 결합력은 더욱 커지게 된다.

스프링(4)과 스터드 핀(5) 사이의 결합력은 새도우 마스크(2)의 진동시 마찰력으로 작용하는바, 프레임(3)과 패널(1a) 사이의 진동을 1차원 모델링 할 경우 댐핑 수단으로 작용하게 된다. 이때, 감쇠 계수는 스프링(4)과 스터드 핀(5) 사이의 결합력에 비례하고, 또한 새도우 마스크(2)의 감쇠비에 비례하게 된다. 새도우 마스크(2)의 감쇠비가 클 경우 새도우 마스크(2)의 진폭이 커지게 되므로 하울링 현상이 심화된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 브라운 관 벌브 내의 온도가 상승되더라도 스터드 핀이 팽창되지 않도록 구성되어 브라운 관 벌브의 진동이 스프링으로 전달되는 양을 저감시키거나, 프레임이 외측으로 팽창되지 않도록 구성되어 프레임의 강성이 더욱 강화되도록 함으로써, 하울링의 심화를 방지할 수 있는 브라운 관의 하울링 저감 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 브라운 관의 일부분이 개략적으로 도시된 단면도이고,

도 2는 도 1의 A 부분의 상세도로서 스터드 핀 결합부가 도시된 도면이며,

도 3은 스터드 핀에 작용되는 결합력의 벡터로 나타낸 도면이고,

도 4는 프레임과 패널 사이에서 발생되는 진동의 해석을 위한 1차원 진동계의 모델링 도면이며,

도 5는 진동수비와 감쇠비에 따른 새도우 마스크의 진폭 변화가 도시된 도면이고,

도 6은 종래의 스터드 핀이 도시된 외관 사시도이고,

도 7은 본 발명의 요부 구성인 스터드 핀이 도시된 외관 사시도이며,

도 8은 도 7의 B-B 부분이 도시된 단면도이고,

도 9는 온도에 따른 형상 기억 합금의 길이 변화 상태가 도시된 도면이며,

도 10은 텐션 밴드가 장착된 프레임의 사시도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 브라운 관 벌브

1a : 패널 1b : 퍼넬

2 : 새도우 마스크 3 : 프레임

4 : 스프링 5 : 스터드 핀

5' : 댐퍼 6 : 링

7 : 텐션 밴드

본 발명은 브라운 관 벌브의 패널 내측에 위치되고 복수개의 홀이 형성된 박판 형상의 새도우 마스크와, 상기 새도우 마스크의 가장자리에 용접되어 새도우 마스크를 지지하는 프레임과, 새도우 마스크와 프레임의 결합체 주위에 용접되어 새도우 마스크 결합체의 진동을 흡수하는 스프링과, 상기 패널에 부착되고 스프링에 결합되어 상기 프레임을 지지하는 스터드 핀으로 구성된 새도우 마스크 타입 브라운 관에 있어서, 상기 브라운 관 벌브의 온도가 상승될 경우 스프링과 스터드 핀 사이의 결합력을 감소시키는 결합력 제어 수단이 부가된 것을 특징으로 한다.

상기 결합력 제어 수단은 상기 스터드 핀의 외주면에 온도 상승시 수축하는 재료로 형성된 링이 삽입된 것을 특징으로 하고, 상기 링은 일정 온도 범위에서 온도 변화에 따라 점차 팽창 또는 수축되는 형상 기억 합금으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 프레임에 결합된 새도우 마스크의 스커트부 둘레에 프레임의 강성을 향상시키기 위한 텐션 밴드를 설치한 브라운 관의 하울링 저감 구조에 있어서, 상기 텐션 밴드가 일정 온도 범위에서 온도 변화에 따라 점차 팽창 또는 수축되는 형상 기억 합금으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 브라운 관의 하울링 저감 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 전면의 패널(1a)과 후면의 퍼널(1b)로 구성된 브라운 관 벌브(1)와, 상기 패널(1a)의 내측에 위치되고 복수개의 홀이 형성된 박판 형상의 새도우 마스크(2)와, 상기 새도우 마스크(2)의 가장자리에 용접되어 새도우 마스크(2)를 지지하는 프레임(3)과, 새도우 마스크(2)와 프레임(3)의 결합체 주위에 용접되어 새도우 마스크 결합체의 진동을 흡수하는 스프링(4)과, 상기 패널(1a)에 부착되고 스프링(4)에 결합되어 상기 프레임(3)을 지지하는 테이퍼 형상의 스터드 핀(5)으로 구성된 새도우 마스크 타입 브라운 관에 있어서, 상기 스터드 핀(5)이 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 비교적 밋밋한 형태의 테이퍼로 형성되고, 그 외주면에 형상 기억 합금으로 형성된 링(6)이 삽입된다.

상기 링(6)은 브라운 관 벌브(1) 내부의 온도가 상승될 경우 점차 수축되도록 형상 기억이 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 브라운 관의 하울링 저감 구조는 브라운 관 벌브(1)의 내부 온도가 상승될 경우 상기 링(6)이 수축되어 스터드 핀(5)의 팽창을 저지함으로써 스프링(4)과 스터드 핀(5) 사이의 결합력을 감소시키게 된다.

스터드 핀(5)과 스프링(4) 사이의 결합 부분을 상세하게 살펴보면 도 2에 도시된 바와 같이 스터드 핀(5)의 테이퍼 부분이 스프링(4)에 삽입되어 스프링(4)을 지지하는 구조로 되어 있다. 이때, 둘 사이의 결합력을 도 3과 같이 벡터로 표시하면 결합력는 스터드 핀(5)의 테이퍼 면에 대한 수직 성분과 수평 성분으로 분해되고, 그 중 수직 성분은 마찰력을 통해 쿠울롱 댐핑(Coulomb's damping) 의 역할을 하게 된다.

여기서 스프링(4)의 탄성력과 결합 부분의 마찰력을 고려하면 스프링과 댐퍼로 구성된 간단한 진동계가 된다. 따라서, 이를 1차원 진동계로 모델링하면 도 4와 같이 도시된다. 즉, 패널(1a)과 프레임(3) 사이에 진동을 흡수하는 스프링(4)과 진동을 감쇠시키는 댐퍼(damper;5')로 모델링할 수 있다. 도 4에 도시된 1차원 진동계의 해석시 필요한 수학적 모델은 다음의 수학식 1과 같다.

여기서 결합력를 감쇠 계수로 등가시키면, 다음의 수학식 2도 나타낼 수 있다.

새도우 마스크 결합체의 감쇠는 감쇠 계수에 비례하는데, 감쇠 계수는 마찰력에 비례하므로 결합력에 비례하게 된다. 따라서 결합력가 커지면 진동계의 감쇠 또한 커지게 된다.

도 5는 감쇠를 고정한 상태에서 가진 주파수에 따른 힘 전달율을 나타낸 것으로서, 진동수비()와 감쇠비에 따른 새도우 마스크(2)의 진폭 변화가 도시된 도면이다. 여기서, 하울링을 발생시키는 진동원은 스피커의 음향이므로 새도우 마스크 진동계는 대부분 스프링(4)의 1차 고유 진동수() 이상의 가진 주파수로 가진 되게 된다. 따라서, 관심 영역은 진동수비가 1 이상이 되는 영역이다.

진동수비가 1 이상인 구역에서 새도우 마스크(2)의 진폭은 감쇠비가 작을수록 작아지게 되는데, 감쇠비는 하기의 수학식 3과 같이 구할 수 있게 된다. 따라서, 감쇠비도 역시 결합력에 비례함을 알 수 있게 된다.

결론적으로 새도우 마스크(2)에서의 하울링은 감쇠가 작을수록, 즉 스터드 핀(5)과 스프링(4) 사이의 결합력가 작을수록 적어지게 된다.

이러한 원리에 따라 도 7과 도 8에 도시된 본 발명의 스터드 핀(5)은 스프링(4)과의 사이에서 결합력을 줄일 수 있게 된다. 즉, 브라운 관 벌브(1) 내의 온도가 상승되면 상기 링(6)이 수축되면서 스터드 핀(5)의 팽창을 저지하여 스프링(4)과의 결합력을 약화시키게 된다. 따라서, 브라운 관 벌브(1)의 진동이 스프링(4)을 통해 새도우 마스크 결합체로 거의 전달되지 않게 되고, 새도우 마스크 결합체의 진동으로 인한 하울링이 저감된다.

상기 링(6)은 형상 기억 합금으로 제조되는데, 형상 기억 합금은 2방향성의 기억을 부가하여 천이 온도를 대략 브라운 관 벌브(1) 내부의 작동 온도로 설정하여 제조하게 된다. 이때, 브라운 관 벌브(1) 내부의 최고 온도를 고려하여 너무 높은 온도에서 기억 효과를 잃어버리지 않도록 주의하여야 한다.

형상 기억 합금은 도 9에 도시된 바와 같이 길이가 변화된다. 즉, 브라운 관의 작동으로 온도가 상승되어 천이 온도(遷移溫度;transformation temperature)에 이르게 되면 마르텐사이트(martensite) 상에서 오스테나이트(austenite) 상으로 변태하면서 강한 힘으로 수축하게 된다. 따라서, 상기 링(6)에 내삽된 스터드 핀(5)의 외경이 미소하게 줄어들게 되고, 스터드 핀(5)과 스프링(4) 사이의 결합력가 작아지게 된다. 즉, 브라운관 벌브(1) 내부의 온도가 상승되면 스터드 핀(5)의 외경이 축소되면서 하울링의 양이 저감된다.

하울링 저감을 위한 다른 방법의 하나로 새도우 마스크(2)가 지지/고정되는 프레임(3)의 강성을 향상시키는 것이다. 강성 증가는 프레임(3)의 두께를 늘리는 방법을 통해서 얻어질 수는 있으나 이는 비용이나 중량 등을 고려할 때 그리 바람직한 방향은 아니다. 따라서, '특허공보 95-4393호' 및 도 10에 도시된 바와 같이 프레임(3)에 결합된 새도우 마스크의 스커트부 둘레에 텐션 밴드(7)를 설치하여 프레임(3)의 강성을 증가시키고 있다. 이때, 상기 텐션 밴드(7)를 형상 기억 합금으로 제조하게 되면, 브라운 관 벌브(1)의 온도 상승에 따라 프레임(3)을 압박함으로써 스프링(4)과 스터드 핀(5) 사이의 결합력이 작아지게 하여, 하울링의 양을 저감시킬 수 있게 된다.

상기 프레임(3)은 브라운 관의 동작시 새도우 마스크(2)로부터 전달된 열에 의하여 팽창하게 되는데, 이러한 열전달은 형상 기억 합금으로 제조된 텐션 밴드(7)에도 미치게 된다. 따라서, 브라운 관의 작동 온도를 형상 기억 합금의 천이 온도로 기억시키면 이 온도가 지남에 따라 텐션 밴드(7)가 수축되어 프레임(3)을 압박함으로써 프레임(3)의 팽창을 저지하게 된다. 이 방법은 형상 기억 합금으로 제조된 텐션 밴드(7)를 사용함으로써 매우 간단하고 중량에 별 변화를 주지 않으면서도 프레임(3)의 강성을 증가시킬 수 있고 프레임(3)의 팽창을 저지하여 하울링을 저감시키게 된다.

이와 같이, 본 발명에 의한 브라운 관의 하울링 저감 구조는 브라운 관의 작동시 형상 기억 합금 링이 스터드 핀을 압박하여 스프링과의 결합력을 줄이게 됨으로써 하울링을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 브라운 관 벌브의 패널 내측에 위치되고 복수개의 홀이 형성된 박판 형상의 새도우 마스크와, 상기 새도우 마스크의 가장자리에 용접되어 새도우 마스크를 지지하는 프레임과, 새도우 마스크와 프레임의 결합체 주위에 용접되어 새도우 마스크 결합체의 진동을 흡수하는 스프링과, 상기 패널에 부착되고 스프링에 결합되어 상기 프레임을 지지하는 스터드 핀으로 구성된 새도우 마스크 타입 브라운 관에 있어서,

   상기 브라운 관 벌브의 온도가 상승될 경우 스프링과 스터드 핀 사이의 결합력을 감소시키는 결합력 제어 수단이 부가된 것을 특징으로 하는 브라운 관의 하울링 저감 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 결합력 제어 수단은 상기 스터드 핀의 외주면에 온도 상승시 수축하는 재료로 형성된 링이 삽입된 것을 특징으로 하는 하울링 저감 구조.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 링은 일정 온도 범위에서 온도 변화에 따라 점차 팽창 또는 수축되는 형상 기억 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 하울링 저감 구조.
4. 프레임에 결합된 새도우 마스크의 스커트부 둘레에 프레임의 강성을 향상시키기 위한 텐션 밴드를 설치한 브라운 관의 하울링 저감 구조에 있어서,

   상기 텐션 밴드가 일정 온도 범위에서 온도 변화에 따라 점차 팽창 또는 수축되는 형상 기억 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 하울링 저감 구조.