KR20000009038U - 칼라브라운관용 트리메탈 스프링 소재 - Google Patents

Abstract

본 고안은 칼라브라운관에 사용되는 섀도우마스크를 지지고정하는 역할과 섀도우마스크의 열팽창에 따른 보상역할을 하는 스프링의 소재와 그 규격에 관한 것으로써 종래의 인바 또는 알루미늄킬드강(AK)만으로 제조된 Spring 소재 대신 STS 304H와 인바합금 그리고 STS 304H을 배열하여 서로 맞닿는 면을 공지의 연속전자빔 용접방식에 의해 일체화 시킨 것으로써 팽창계수가 작고 랜딩오차 보상기능이 탁월하며 값이 저렴한 장점이 있는 29″Super 형식의 칼라브라운관용 트리메탈 스프링소재 이다.

Description

칼라브라운관용 트리메탈 스프링 소재

본 고안은 칼라브라운관용 트리메탈 스프링소재에 관한 것으로 좀 더 구체적으로는 지지프레임을 판넬에 지지하는 역할 및 브라운관의 동작시 전자빔의 충돌에 따른 섀도우마스크의 열팽창 보상역할을 하는 29″Super 형식의 칼라브라운관용 트리메탈 스프링소재에 관한 것이다.

먼저 칼라브라운관의 구조와 이 칼라브라운관내에서 스프링의 역할을 설명하면 도 1은 일반적인 칼라 브라운관을 나타낸 횡단면도이고, 도 2 a, b, c는 스프링의 사용상태도를 나타낸다.

브라운관은 장방형의 판넬(1)과, 전자총(2)이 봉입되는 네크부(3a)가 일체로 형성된 펀넬(3)로 구성된다.

상기 판넬(1)은 관축이 중심을 통과하고 있으며, 내면에는 청색, 녹색, 적색으로 발광하는 3색의 형광체가 도포되어 형광면(4)을 이루고 있고 상기 형광면의 근접부에는 무수히 많은 구멍(5a)이 형성되어 전자빔의 색선별 역할을 하는 섀도우 마스크(5)가 위치되어 있는데, 상기 섀도우마스크는 장방형의 지지프레임(6)에 용접 고정되어 지지된다.

상기 지지프레임(6)은 복수개의 스프링(12)에 의해 판넬(1)의 내면에 고정된 스터드 핀(8)에 끼워져 판넬(1)에 매달린 상태를 유지하게 된다.

상기 스프링(12)은 브라운관의 동작에 따라 섀도우마스크(5) 및 지지프레임(6)이 전자빔의 충돌로 인해 가열되어 팽창될 때 섀도우마스크에 형성된 구멍(5a)과 스크린의 형광면(4)사이의 상대적 변위에 의해 야기되는 변색(색 일그러짐현상)을 방지하는 역할과,

브라운관의 동작시 충격이 가해지더라도 가해진 충격이 섀도우마스크(5)측으로 전달되는 것을 방지하여 색순도의 저하를 미연에 방지하는 2가지 역할을 한다.

이와 같은 구조로 된 브라운관에서의 스프링과 섀도우마스크는 일반적으로 지지프레임(6)은 철(Fe)이고 섀도우마스크(5)는 알루미늄킬드강(AK)이나 Fe-Ni 합금으로 열팽창계수가 극히 작은 인바 인 초내열합금을 사용하고 있어 섀도우마스크(5)의 열팽창에 따른 전자빔(11)의 랜딩오차의 보상량을 줄이기 위해 스프링(12)의 재질도 섀도우마스크와 같은 Fe-Ni 합금인 인바아 또는 알루미늄킬드강(AK) 등을 사용하고 있다.

그런데 이 인바합금은 Ni의 함량이 36%(잔부는 Fe)을 표준으로 하는 합금으로 열팽창계수가 상온에서 1.2×10^-6/℃ 이하로 매우 작아서 열영향에 민감한 소재인 표준척 바이메탈소자, VTR의 헤드지지대, 리드프레임의 지지합금 등에 많이 쓰이나 고가인 Ni이 많이 함유되는 합금인 관계로 스프링소재의 제조단가가 상승되어 칼라브라운관의 제조원가 상승요인이 문제점으로 대두되고 있고 알루미늄킬드강(AK)을 스프링소재로 사용할 때에는 인바합금에 비해 가격은 저렴하나 열팽창계수가 높은 문제점이 있다.

본 고안은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 스프링소재를 고가의 인바합금 이나 열팽창계수가 높은 알루미늄킬드강 대신 저가이면서 열팽창계수가 비교적 낮은 트리메탈 소재를 사용하고 섀도우마스크의 형태에 따라 스프링의 구조를 개선하여 브라운관의 동작시 섀도우 마스크의 열팽창에 따른 전자빔의 미스랜딩 현상을 개선하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면, 스테인레스스틸인 STS 304H, 철-니켈합금인 인바, 그리고 스테인레스스틸인 STS 304H의 판재를 나란히 배열하여 그 접촉단면을 공지의 연속 전자빔 용접방식(본 출원인이 1995년 1월 24일 특허 95-1120호로 출원한 칼라브라운관용 트리메틸 제조방법에 나타난 용접방식임) 으로 용접하여 하나의 스프링판재로 형성하는 것을 기술적 과제로 하고 있다.

참고로, 이러한 스프링소재는 도 4와 같은 형태로 스프링을 성형하고 이 스프링이 도 2a, b, c와 같이 섀도우마스크를 패널에 고정시켜주는 역할 과 섀도우마스크의 열팽창에 따른 보정자로서의 역할을 담당하게 되며 Spring 이 보정자로서의 역할을 하는 매카니즘을 설명하면 다음과 같다.

1) 마스크 도밍(MASK DOMING) 단계

전자총으로부터 방출되는 전자빔의 약 20% 정도만이 스크린의 형광체가 도포된 스크린에 충돌하고 그 나머지는 섀도우마스크 또는 지지 프레임 등에 충돌하여 운동에너지를 잃어 버린다.

이때 전자빔의 충돌로 발생한 마찰열이 섀도우마스크를 열 팽창시켜 마스크 곡면부가 스크린 방향으로 부풀어 오르는 도밍 현상이 발생하고 마스크의 변위에 의해 마스크를 통과하는 전자빔은 스크린 중심 방향으로 이동하게 된다.

2) 프레임(FRAME) 열팽창 단계

상대적으로 많은 전자빔의 충돌이 일어나고 열용량이 적은 섀도우마스크가 먼저 열 팽창하여 도밍 현상이 일어나고 이어서 지지프레임이 스크린의 주변 방향으로 열팽창하면서 도밍현상을 일으킨 섀도우마스크가 스크린의 주변부로 팽창하게 된다.

이러한 마스크의 팽창에 의해 스크린의 중심 방향으로 이동하던 전자빔의 랜딩을 다시 주변 방향으로 이동하게 된다.

3) 스프링의 변위 및 안정화 단계

프레임이 열팽창하면서 섀도우마스크가 주변 방향으로 팽창할 때 프레임에 용접된 스프링도 가열되어 바이메탈 작용이 일어나 MASK ASS'Y를 스크린 방향으로 들어 올려주는 작용을 하면서 전자빔의 랜딩은 서서히 주변 방향으로 이동하다가 일정시간이 경과하면 입사에너지와 방출에너지의 균형을 이루면서 더 이상 열변위나 랜딩 변화가 일어나지 않는 안정된 단계가 된다 .

4) 스프링의 보정 효과

5) 스프링의 보정량 설정

스프링의 열변위 보정량 설정은 아래식으로서 표현 될 수 있다.

도 1은 일반적인 칼라브라운관을 나타낸 횡단면도

도 2의 a, b, c는 브라운관내에서 스프링의 사용상태를 예시한 일부종단면도

도 3의 a, b는 인바합금과 STS 304H 합금이 일체로 성형된 TRI-Metal의 사시도

도 4는 바이메탈 또는 트리메탈 소재로 성형한 스프링의 종류

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 판넬 3 : 펀넬

5 : 섀도우마스크 6 : 지지프레임

12 : 스프링

이하 본 고안을 일실시예로 표시한 도 3을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a, b는 표2 및 표3에 나타난 바와 같이 화학성분, 기계적 특성이 서로 다른 STS 304H 와 Ni 36% 함유 인바합금인 이종 소재를 연속 전자빔 용접방식을 이용하여 하나의 금속 strip로 만든 트리메탈을 나타낸 것으로써 칼라브라운관의 제품의 형식에 따라 표 1과 같이 트리메탈의 규격이 정하여짐을 알 수 있다.

칼라브라운관의 제품의 형식에 따른 트리메탈 표준 소재규격 단위 m/m

제품형식	소 재 (폭)
	STS 304H	인바아	STS 304H
29″SUPER(LG KM)	2 0	1 1	2 0

비고 1 : 소재의 두께는 공히 1.2m/m 임.

비고 2 : 소재 두께의 허용오차는 ±0.035m/m 임.

비고 3 : 폭의 허용오차는 ±0.15m/m 임.

성분구분	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo	Fe	비고
STS 304H	0.12이하	1.0이하	2.0이하	0.03이하	0.03이하	『8.0∼10.5』	17.0∼19.0		나머지	­
Ni 36% 함유 인바합금	0.02이하	0.25이하	0.2∼0.4	0.007이하	0.002이하	35.5∼36.5	­	­	나머지	­

항목구분	인장강도(㎏/㎟)	경도(HV)	열팽창계수(× 10-6/℃)
STS 304H	130 ∼ 150	380∼440	15∼18 × 10-6/℃
Ni 36% 함유인바합금	57 ∼ 75	190 ∼ 230	〈 1.3 × 10-6/℃
비 고	―	―	* 열팽창계수:450℃에서1HR Aging 한후30℃∼100℃사이의열팽창계수를 측정함

이러한 29″Super 형식의 트리메탈 스프링소재는 표 4에 나타난 물리적 특성과 같이 만곡상수나 용접점 인장강도 등이 아주 양호하여 인바 또는 알루미늄킬드강(AK)만을 사용한 스프링과 품질상의 차이가 크게 나타나지 아니하고 또한 스프링성형시 중심부의 저팽창재인 인바합금의 손실을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

항 목 구 분	특 성 값	비 고
만곡상수(C.V)	11.5∼13.5 × 10-6/℃	450℃에서 2HR Aging 한후 30℃∼100℃사이의 만곡상수를 측정한다.
용접점인장강도	50 ㎏/㎟ 이상	―

이상에서와 같이 본 고안은 칼라브라운관용 스프링소재를 알루미늄킬드강이나 고가의 인바합금 대신 인바와 STS 304H 인 이종금속을 서로 용접하여 일체화 시킨 일명 TRI-Metal로 대체한 것으로 고가의 소재를 사용치 않아도 스프링의 성능감소가 없이 스프링의 제조단가가 절약되어 칼라브라운관의 원가 감소 효과가 있다.

Claims (1)

1. 판재의 두께는 1.165∼1.235m/m 이고 폭은 10.85∼11.15m/m 이며 화학성분은 C 0.02 중량% 이하, Si 0.25 중량% 이하, Mn 0.2∼0.4 중량% P 0.007 중량% 이하, S 0.002 중량% 이하, Ni 35.5∼36.5 중량% 이며 잔부는 Fe 인 Fe-Ni 합금(인바아) 판재 양편에 판재의 두께는 1.165∼1.235m/m 이고 폭은 19.85∼20.15m/m 이며 화학성분은 C 0.12 중량% 이하, Si 1.0 중량% 이하, Mn 2.0 중량 이하, P 0.03 중량% 이하, S 0.03 중량% 이하, Ni 8.0∼10.5 중량%, Cr 17.0∼19.0 중량% 이며 잔부는 Fe 인 스테인레스스틸(STS 304H) 판재를 각각 배열하고 서로 맞닿는 면을 공지의 연속 전자빔 용접방식을 이용하여 일체화 시킨 29″Super 형식의 칼라브라운관용 트리메탈 스프링소재.