KR20010007619A - 칼라브라운관용 바이메탈 스프링 소재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 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 인바합금을 배열하여 서로 맞닿는 면을 공지의 연속전자빔용접방식에 의해 일체화 시킨 것으로써 팽창계수가 작고 랜딩오차 보상기능이 탁월하며 값이 저렴한 장점이 있는 29" NFA 형식의 칼라브라운관용 바이메탈 스프링소재이다.
Description
본 발명은 칼라브라운관용 바이메탈 스프링소재에 관한 것으로 좀 더 구체적으로는 지지프레임을 판넬에 지지하는 역할 및 브라운관의 동작시 전자빔의 충돌에 따른 섀도우마스크의 열팽창 보상역할을 하는 29" NFA 형식의 칼라브라운관용 바이메탈 스프링소재에 관한 것이다.
먼저, 칼라브라운관의 구조와 이 칼라브라운관내에서 스프링의 역할을 설명하면 도 1은 일반적인 칼라브라운관을 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 섀도우마스크(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.
이와같은 구조로 된 브라운관에서의 스프링과 섀도우마스크는 일반적으로 지지프레임(6)은 철(Fe)이고 섀도우마스크(5)는 알루미늄킬드강(AK)이나 Fe-Ni합금으로 열팽창계수가 극히 작인 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 1.2X10-6/℃ 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 발명은 종래의 이와같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 스프링소재를 고가의 인바합금이나 열팽창계수가 높은 알루미늄킬드강 대신 저가이면서 열팽창계수가 비교적 낮은 바이메탈 소재를 사용하고 섀도우마스크의 형태에 따라 스프링의 구조를 개선하여 브라운관의 동작시 섀도우마스크의 열팽창에 따른 전자빔의 미스랜딩 현상을 개선하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 스테인레스스틸인 STS 304H, 철-니켈합금인 인바의 판재를 나란히 배열하여 그 접촉단면을 공지의 연속 전자빔 용접방식(본 출원인이 1995년 1월 24일 특허 95-1120호로 출원한 칼라브라운관용 트리메탈 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 역할과 섀도우마스크의 열팽창에 따른 보정자로서의 역할을 담당하게 되며 Spring이 보정자로서의 역할을 하는 매카니즘을 설명하면 다음과 같다.
1) 마스크 도밍(MASK DOMING)단계
전자총으로 부터 방출되는 전자빔의 약 20% 정도만이 스크린의 형광체가 도포된 스크린에 충돌하고 그 나머지는 섀도우마스크 또는 지지프레임등에 충돌하여 운동에너지를 잃어 버린다.
이때 전자빔의 충돌로 발생한 마찰열이 섀도우마스크를 열팽창시켜 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 주변방향으로 열팽창하면서 도밍현상을 일으킨 섀도우마스크가 스크린의 주변부로 팽창하게 된다.
이러한 마스크의 팽창에 의해 스크린의 중심방향으로 이동하던 전자빔의 랜딩을 다시 주변방향으로 이동하게 된다.
3) 스프링의 변위 및 안정화 단계
프레임이 열팽창하면서 섀도우마스크가 주변방향으로 팽창할 때 프레임에 용접된 스프링도 가열되어 바이메탈 작용이 일어나 MASK ASS'Y를 스크린 방향으로 들어 올려주는 작용을 하면서 전자빔의 랜딩은 서서히 주변방향으로 이동하다가 일정 시간이 경과하면 입사에너지와 방출에너지의 균형을 이루면서 더이상 열변위나 랜딩변화가 일어나지 않는 안정된 단계가 된다.
4)스프링의 보정 효과
5)스프링의 보정량 설정
스프링의 열변위 보정량 설정은 아래식으로서 표현될 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 BI-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 발명을 일 실시예로 표시한 도 3을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3a, b는 표 2 및 표 3에 나타난 바와같이 화학성분, 기계적 특성이 서로 다른 STS 304H와 Ni 36% 함유 인바합금인 이종 소재를 연속 전자빔 용접방식을 이용하여 하나의 금속 strip로 만든 바이메탈을 나타낸 것으로써 칼라브라운관의 제품의 형식에 따라 표 1과 같이 바이메탈의 규격이 정하여짐을 알 수 있다.
[ 표 1 ]
칼라브라운관의 제품의 형식에 따른 바이메탈 표준 소재규격 단위 m/m
비고 1 : 소재의 두께는 공히 1.2m/m임.
비고 2 : 소재 두께의 허용오차는 ±0.035m/m임.
비고 3 : 폭의 허용오차는 ±0.3m/m임.
[ 표 2 ]
[ 표 3 ]
이러한 29" NFA 형식의 바이메탈 스프링 소재는 표 4에 나타난 물리적 특성과 같이 만곡상수나 용접점 인장강도등이 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.
또한 STS 304H 판재와 36% 니켈인바합금판재의 폭과 두께를 한정하는 이유는 칼라브라운관의 규격에 따라 바이메탈의 규격이 일정하게 규정되어 있기 때문이다.
[ 표 4 ]
이상에서와 같이 본 발명은 칼라브라운관용 스프링소재를 알루미늄킬드강이나 고가의 인바합금 대신 STS 304H인 이종금속을 서로 용접하여 일체화 시킨 일명 BI-Metal로 대체한 것으로 고가의 소재를 사용치 않아도 스프링의 성능감소가 없이 스프링의 제조단가가 절약되어 칼라브라운관의 원가 감소효과가 있다.
Claims (2)
- 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 Fe인 Fe-Ni 인바아합금 판재에, 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 Fe인 STS 304H 스테인레스스틸 판재를 각각 배열하고 서로 맞닿는 면을 공지의 연속 전자빔 용접방식을 이용하여 일체화 시킨 칼라브라운관용 바이메탈 스프링 소재.
- 제 1항에 있어서,Fe-Ni 인바아합금 판재의 두께는 1.165∼1.235m/m이며 폭은 19.70∼20.30m/m이고 STS 304H 스테인레스스틸 판재의 두께는 1.165∼1.235m/m이며 폭은 12.20∼12.80m/m인 것을 특징으로 하는 29"NFA 형식의 칼라브라운관용 바이메탈 스프링 소재.
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