KR20010046136A - 평면브라운관용 텐션마스크 - Google Patents

Abstract

텐션마스크를 가로, 세로 방향으로 동시 인장시 전자빔이 통과하는 슬롯 형성부의 코너측에 응력(stress)이 집중적으로 발생하게 되어, 상기 텐션마스크가 그 응력을 지지하지 못하고 변형이 발생하여 탄성한도를 벗어나 파단에 이르게 되는데, 이를 미연에 방지하기 위한 평면 브라운관용 텐션마스크이다.

이를 위해 슬롯부의 각 코너측에 위치한 슬롯들의 양끝단에 응력방향으로 경사변을 형성하여서 상기 슬롯부의 코너측에 미치는 집중응력을 분산시키도록 하여 이루어진 평면 브라운관용 텐션마스크이다.

Description

평면브라운관용 텐션마스크{tension-mask of a plane braun-tube}

본 발명은 브라운관에 관한 것으로서, 더 상세하게는 평면 브라운관용 텐션마스크에 관한 것이다.

일반적으로, 평면 브라운관은 도 1에서와 같이 적, 녹, 청의 스트립(strip) 또는 도트(dot)형상의 형광체층이 형성된 형광면(11)과, 상기 형광체가 도포된 패널(13)과, 상기 패널 외부에 부착되어 방폭특성을 유지하는 안전유리(12)와, 상기 패널 내부에 프릿글라스(22)에 의해 융착되어 고정된 레일(19)과, 상기 레일 상부에 고정되어 색선별 역할을 하는 텐션마스크(18)와, 상기 패널(13) 내부에 프릿글라스에 의해 융착되어 고정된 펀넬(14)과, 상기 펀넬의 일측에 좁은 통로가 형성된 넥크(15)부와, 상기 넥크부에 봉입되어 전자빔(16)을 발산하는 전자총(17)과, 상기 전자빔(16)을 패널(13) 전면에 편향시키는 편향요크(21)와, 지자계의 영향을 방지하기 위한 인너쉴드(20)와, 하울링 현상을 저감하기 위한 와이어댐퍼(23)로 구성되어 있다.

이러한 구성을 가진 평면 브라운관의 화상재현 과정은 다음과 같다.

상기 펀넬(14)의 넥크부(15)에 봉입되어 있는 전자총(17)으로 영상신호가 입력되면 상기 전자총(17)의 캐소드(도시 생략)로부터 전자빔(16)이 방출되고, 방출된 전자빔(16)은 전자총(17)의 각 전극에 인가된 전압에 의해 제어, 가속, 집속된 다음 편향요크(21)의 정자계에 의해 궤도가 수정되고 색 선별 장치인 텐션마스크(18)에 의해 약 75% ∼ 80%가 차단되어 나머지만 패널(13) 내면에 도포된 형광체(11)를 발광시킴으로써 화상이 재현된다.

이 때 텐션마스크(18)에 의해 차단된 전자빔(16)은 짧은 시간에 감속되어 운동에너지가 거의 모두 열에너지로 변환되어 에너지 보존법칙을 만족시킨다.

상기와 같이 변환된 열에너지가 금속으로 만들어진 텐션마스크(18)를 열팽창시켜 형광면(11)에 입사되는 전자빔(16)의 경로를 변경시키므로 화상 재현시 색순도를 저하시키는 특성이 나타나는데 이를 칼라 브라운관(Color CRT)에서는 도밍(doming)이라고 말한다.

이러한 도밍현상을 억제하기 위해서는 상기 텐션마스크(18)에 미리 역학적인 변형(mechanical strain)을 인가시켜 열팽창에 의한 열적 변형(thermal strain)에 대항하기 위해서 상기 역학적 스트레인과 열적 스트레인 관계를 정확히 숙지해야 한다.

즉, 상기 변형관계는 다음과 같은 일반적인 수식을 따르게 된다.

윗 식에서,는 각각 역학적 변형과 열적 변형을 나타내며, σ는 응력(stress)를, E는 영스모듈러스(Young's modulus)를, α는 열팽창계수를,T는 온도변화를 나타낸다.

상기 역학적 변형과 열적 변형은 서로 반대 부호를 가지는데 그 이유는 역학적인 변형이라 하면 텐션마스크 인장시 인장력에 의해 텐션마스크가 팽팽해지게 변형되는 것을 말하고, 열적 변형이라 하면 열에 의해 텐션마스크가 느러지게 변형되는 것을 말하기 때문이다.

즉, 열에 의해 텐션마스크(18)가 팽창되어 느슨해지는 것을 미연에 방지하기 위해 인장력을 가해 상기 텐션마스크(18)를 미리 인장시켜 상기 역학적 변형(strain)이 열적 변형(strain)을 상쇄시켜 주므로 상기와는 반대 부호를 가지게 된다.

따라서=일 때 비로소 도밍이 발생하는 시점이 된다.

물론,〉일때도 텐션마스크(18) 전면에 걸친 반발력이 서로 균형을 이루도록 하기 위해 텐션마스크(18)의 슬롯(18a)들이 변형(strain)되어 색순도가 나빠질 수 있으나 그 양은 매우 작은 값을 가지기 때문에 상관이 없다.

여기서 밝히고자 하는 것은 역학적 변형으로 열적 변형과 같게 만드는 것이 아니라 그 이상이 되도록 하는 것이 관건이다.

즉, 어떠한 열에도 텐션마스크가 변형되지 않도록 가능한 최대의 인장력을 가해서 텐션마스크를 팽팽하게 하는 것이 중요하기 때문이다.

하지만 하기에 설명하게될 종래기술은 상기와 같이 최대의 인장력을 가하지 못했다.

그 이유는 열적 변형을 능가하는 최대의 인장력을 가하게 되면 그 인장력에 의해 텐션마스크(18)에 응력 집중(stress concentration)이 발생하여 탄성한도를 벗어나서 파단되었기 때문이다.

상기 내용을 바탕으로 종래의 기술인 색선별 장치인 텐션마스크(18)에 대해 설명하면 다음과 같다.

종래 텐션마스크(18)에는 세로 방향으로만 인장시키는 소니(sony)의 그릴 마스크(grille mask)가 있고, 가로와 세로 모든 방향으로 인장시키는 지너스(zenith)의 플랫 텐션마스크(flat tension mask)가 있는데 그 중 가장 일반화된 플랫 텐션마스크(이하 "텐션마스크"라 칭함)를 예로 들어 종래 기술을 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이 텐션마스크(18)의 중앙부에는 슬롯(18a)들이 형성된 슬롯부(30)가 있고, 상기 슬롯부(30)에는 형광체를 발광시키기 위해 전자빔(16)이 통과할 수 있는 유효부(31)와, 상기 유효부와 연장되어 전자빔(16)이 통과할 수 없는 제1 차 비유효부(32)이 있고, 상기 제1 차 비유효부 외곽에는 슬롯(18a)이 형성되어 있지 않은 제1 차 밴드부(33)가 있고, 상기 제1 차 밴드부 외곽에는 응력(stress)을 저감시키기 위한 어퍼춰(34a)들이 형성되어 있는 제2 차 비유효부(34)이 있고, 상기 제2 차 비유효부 외곽에는 텐션마스크(18)를 인장 시키기 위한 도구들이 위치하도록 어퍼춰(34a)들이 형성되어 있지 않은 제2 차 밴드부(35)로 이루어진 평면 브라운관용 텐션마스크이다.

그리고 상기 슬롯(18a)의 형상은 세로 방향의 양측이 볼록하고, 가로 방향의 양측은 평행한 형상을 하고 있다.

상기와 같이 이루어진 텐션마스크(18)의 여러 요소 중 제1 차 비유효부(32)와 제2 차 비유효부(34)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

제1 차 비유효부(32)와 제2 차 비유효부(33)에 형성된 슬롯(18a)과 어퍼춰(34a)에 의해 텐션마스크(18) 인장시 텐션마스크에 발생하는 응력 집중(stress concentration)을 분산되도록 하여 상기 텐션마스크(18)의 파단을 막는 역할을 한다.

하지만 상기 종래기술은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

텐션마스크(18)를 인장하는 방법에는 도 3a에 도시된 것처럼 인장도구를 이용하여 텐션마스크(18)의 각각의 변 전체(41)를 잡고 인장 시키는 방법과, 도 3b 에 도시된 것처럼 인장력을 분산하기 위해 텐션마스크(18)의 각각의 변 여러부(42)에 일정한 간격으로 인장도구를 체결하여 인장시키는 방법이 있는데, 인장력이 텐션마스크에 분포되는 측면에서 볼 때 후자가 더 효율적이다.

상기와 같은 방법에 의해 텐션마스크(18)가 인장 되면 다음과 같이 텐션마스크에 영향을 주게 된다.

텐션마스크(18)에는 슬롯(18a)이 형성된 부분과, 슬롯(18a)이 형성되지 않은 부분으로 나눌 수 있는데, 상기와 같이 인장된 텐션마스크(18)에 있어서, 슬롯(18a)이 형성된 부분이 슬롯(18a)이 형성되지 않은 부분에 대해 17% ∼ 86% 정도로 유효 탄성 계수가 작아진다.

따라서 유효 탄성계수가 차이가 심하면 텐션마스크(18) 인장시 인장력에 의해 각부의 변형(strain) 정도가 달라지게 된다.

즉, 텐션마스크(18)의 슬롯(18a)은 연속적으로 형성되어 있고, 또한 인장력도 연속적으로 분포하게 되지만 금속재인 텐션마스크(18)는 그 재질 자체에 미세한 흠(도시생략)을 가지고 있으므로 노치효과에 의한 응력 집중이 상기 흠에 작용하게 되어 유효 탄성계수가 급격히 변하기 때문에 그 응력 집중부가 탄성범위를 벗어나게 되어 파단에 이르게 된다.

이러한 현상이 쉽게 발생하는 부분은 도 4에 도시된 바와 같이 슬롯이 형성된 슬롯부(30)의 코너측이다.

이렇게 슬롯부(30)의 코너측에 응력(stress)이 집중되는 이유는 슬롯(18a)이 형성되지 않은 부분과 슬롯(18a)이 형성된 부분의 경계가 되어 노치효과가 제일 크게 일어나기 때문이다.

그리고 텐션마스트(18) 형상을 보았을 때 제2 차 비유효부(34)가 상기 인장력을 흡수하게 되어 슬롯부(30)와 제1 차 밴드부(33)의 세로, 가로 경계변의 가운데는 큰 인장력이 가해지지 않아 변형이 적고, 슬롯부(30)의 코너측 외곽에는 어퍼춰가 형성되어 있지 않았기 때문에 인장력이 바로 슬롯부의 코너측에 작용하여 응력에 의한 피로가 제일 심하게 일어나서 변형이 제일 크기 때문이다.

결국 슬롯(18a)이 기울어지는 변형이 일어나게 되어 오른쪽 상단부와 왼쪽 하단부의 슬롯은 시계반대 방향으로 기울어지고, 왼쪽 상단부와 오른쪽 하단부는 시계방향으로 기울어진다

이렇게 응력 집중(stress concentration)을 상기 텐션마스크(18)가 계속해서 받게되면 결국 탄성 범위를 벗어나서 파단에 이르게 되어 텐션마스크(18)가 찢어지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 전단응력(shear stress)에 강한 구조로 만들기 위해 텐션마스크의 코너에 형성된 슬롯 형상을 개선하여 보다 많은 인장력을 균일하게 텐션마스크에 인가하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 평면 브라운관의 구성도.

도 2는 종래기술의 텐션마스크를 나타낸 평면도.

도 3a는 일반적인 텐션마스크 인장 방법을 나타낸 제1 실시예.

도 3b는 일반적인 텐션마스크 인장 방법을 나타낸 제2 실시예.

도 4는 일반적이 텐션마스크 인장시 변형 상태를 나타낸 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 텐션마스크를 나타낸 평면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 슬롯부 101: 슬롯

101a: 경사변

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 평면 브라운관용 텐션마스크에 관한 것으로서,

슬롯부의 각 코너측에 위치한 슬롯들은 그 끝단부가 응력방향으로 경사지게 경사변을 형성하여 이루어진 평면 브라운관용 텐션마스크이다.

상기와 같이 이루어진 평면 브라운관용 텐션마스크는 상기 슬롯부의 각 코너측에 미치는 응력 집중(stress concentration)을 분산하기 위한 평면 브라운관용 텐션마스크이다.

상기 내용을 더 구체적으로 설명하기 위해 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 텐션마스크를 나타낸 평면도이다.

상기 도 5에 도시된 바와 같이 슬롯부(100)의 각 코너측에 위치한 슬롯(101)들은 응력 집중에 따른 변형으로 기울어지려는 현상이 발생하는데, 상기 슬롯(100)들의 양끝단에 응력 방향으로 경사지게 경사면이 형성되어서 평행사변 형상을 하도록 하여 상기 슬롯부(100)의 코너측에 미치는 집중응력을 분산시키도록 이루어진 평면 브라운관용 텐션마스크이다.

상기 슬롯들의 경사변(101a)은 인장력의 크기에 따라 양끝단에 형성되기도 하고, 한 끝단에만 형성되기도 한다.

또한, 상기 팽행사변 형상을 가진 슬롯(100)의 예각부와 둔각부 모서리를 라운드지게 형성하여 노치효과를 제거하므로 더 큰 인장력을 텐션마스크(180)에 가할 수 있다.

따라서 이러한 응력과 변형의 관계는 시뮬레이션통해 해석되어서 그 변형량을 측정하여 그에 알맞은 경사가 이루어진 경사변(101a)을 형성하여 상기 응력 집중을 골고루 분산시키므로서 전단응력에 의한 텐션마스크(180)의 파단을 방지할 수 있다.

경사변을 가진 슬롯이 인장력을 고루 분산시켜 주므로 응력 집중(stress concentration)에 의한 텐션마스크의 파단을 제거하여 주기 때문에 텐션마스크에 열적 변형(thermal strain)에 대비한 인장력을 최상으로 제공할 수 있다.

또한 텐션마스크의 파단을 제거할 수 있어서 공정상 불량율을 최소화 할 수 있다.

Claims (2)

1. 텐션마스크의 중앙부에 위치하여 전자빔을 통과시키도록 다수개의 슬롯이 형성된 유효부와, 단지 응력을 분산시키도록 다수개의 슬롯이 형성된 제1 차 비유효부로 이루어진 슬롯부가 구비된 것에 있어서,

   상기 텐션마스크를 가로, 세로 방향 인장시 슬롯부의 각 코너측에 위치한 슬롯들이 응력집중을 받지 않도록 그 양 끝단중 적어도 어느 한 끝단을 응력 방향으로 경사지게 한 것을 특징으로 하는 평면 브라운관용 텐션마스크.
2. 제 1 항에 있어서,

   슬롯의 끝단 경사부중 적어도 어느 한 쪽의 모서리를 라운드지게 하여서 됨을 특징으로 하는 평면 브라운관용 텐션마스크.