KR20010067970A - 브라운관 하울링 저감 방법 - Google Patents

Abstract

브라운관의 추세가 평면화 됨에 따라, 브라운관 내부에 장착되어 색 선별 기능을 하는 새도우 마스크(shadow mask)도 과거에 비하여 평면화 되고 있는 추세이다. 새도우 마스크가 평면화 되면서 발생되는 문제는 곡률 반경이 적은 과거 제품에 비하여 외부의 충격에 약해진다는 것이다. 즉, 브라운관의 전자총에서 방출된 전자빔의 경로를 안내하여 색을 선별하는 역할을 하는 새도우 마스크가 외부 충격이나 음향에너지 등에 취약하여 떨리는 현상(이하 '하울링' 이라고 한다.)이 발생되어 화면이 흔들리게 되는 것이다.

본 발명은 새도우 마스크와 지지부의 구조를 변경하여 브라운관의 하울링 현상을 저감하고자 하는 것이다. 브라운관 외부로부터의 충격은 브라운관 벌브, 스터드 핀, 스프링(탄성 지지체), 마스크 프레임이라는 전달 경로를 통하여 새도우 마스크에 전달[도 2]되므로, 충격의 전달 경로인 탄성 지지체에 마찰력이 높은 부재를 덧대어 진동에너지가 빠른 시간 내에 마찰에 의한 열에너지로 변경되어 없어지도록 하는 방법을 통하여 브라운관의 하울링 현상을 저감할 수 있다.

Description

브라운관 하울링 저감 방법{Howling Reduction Method for Braun Tube}

본 발명은 칼라 브라운관의 색 선별 기능을 하는 새도우 마스크가 외부의 충격에 의해 떨리는 현상(하울링)을 줄임으로써, 칼라 브라운관의 화질을 개선하기 위한 방법에 대한 것이다.

최근의 브라운관 시장 동향은 텔레비전용, 모니터용 모두 완전 평면 제품이 주류를 이루고 있다. 브라운관 화면이 평면화 됨에 따라 브라운관의 새도우 마스크도 예전보다 완만한 곡률을 가지게 되며, 이것은 외부의 충격에 약한 구조가 되어 새도우 마스크가 쉽게 떨리는 현상이 발생한다. 이는 브라운관 화면이 떨리는 것으로 소비자에게 보여지게 된다.

상기의 브라운관 하울링 현상을 저감하기 위하여 브라운관 업체들은 여러 가지 방법을 고안하였다. 일본의 소니 사는 자사 특유의 애퍼처 그릴(Aperture Grille) 방식의 새도우 마스크를 사용하면서 외부 충격으로 인한 새도우 마스크의 진동을 줄이기 위하여 가느다란 와이어를 새도우 마스크의 수평 부분에 가로질러 댄 댐핑 와이어(Damping Wire)라는 것을 채용하고 있다. 이 방법은 외부 충격을 저감하는 효과는 좋으나, 화면을 켰을 때, 그림자 효과처럼 화면상에 수평으로 검은 선이 나타나 보이므로, 사용자의 눈에 거슬리는 단점이 있다. 마쓰시다 사는 프레임부와 마스크의 주변 사이에 제진용 부재를 덧대는 방법(일본특허 출원번호 특원평10-44958, 새도우 마스크)이나 프레임부와 패널 사이에 제진용 부재를 추가하여장착하는 방법(일본특허 출원번호 특개평10-44959, 새도우 마스크)을 이용하여 새도우 마스크의 진동을 방지하는 방법을 제시하고 있으나, 마스크-프레임 지지체의 구조가 너무 복잡해지고, 제조 공정이 어려워지는 단점이 있다.

이외에도 상당히 많은 진동 저감 방법들이 고안되고 있는데, 대표적인 것이 동 흡진기(Dynamic Absorber) 개념을 이용하여 프레임 및 판 스프링에 부가적인 질량체(Auxiliary Mass)를 첨가하는 경우이다.(대한민국 특허출원 10-1999-0019442) 이 역시 구조가 복잡하고, 제품 양산에 적용하기 부적절한 사항이 많아 실제 적용되는 경우는 없는 형편이다.

동 흡진기는 진동체의 진동 진폭을 저감 시키고, 외부에서 작용하는 가진력에 대해 원하지 않는 고유진동을 회피하는데 대단히 유용하게 사용되는 능동적인 진동 저감 방법으로 알려져 있다. 하지만 이 경우는 주(主) 진동체에 부가되는 동 흡진기가 원하는 성능을 내기 위해 세심한 설계가 필요한데, 실제 개별 브라운관마다 진동체의 진동 특성이 조금씩 달라 일률적으로 이런 설계인자를 적용시킨다는 것은 현실적으로 비효율적인 면이 있는 것이다.

본 발명은 간단하면서도 효율적으로 브라운관의 진동을 저감할 수 있는 방법을 제시한 것이다. 브라운관 화면의 하울링 현상은 새도우 마스크의 진동으로부터 유발된다. 실제 경우 문제가 되는 새도우 마스크의 진동은 TV에서 스피커로부터 방사되는 음향에너지의 전달에 의한 경우이다.

마스크-프레임 구조체는 브라운관의 패널 유리부(1)와 탄성 지지체(4)를 통하여 연결되어 있기 때문에 바로 이 탄성 지지체를 통하여 외부 충격에 의한 구조 진동이 새도우 마스크로 전달되는 것이다. 새도우 마스크로의 정확한 외부 진동 전달 경로는 (도 2)에서 보여주는 것처럼 브라운관의 구조상 내부가 진공상태로 이루어져 있으므로 외부 충격이나 TV에서 스피커의 음향에너지로 인한 새도우 마스크의 진동은 전적으로 프레임과 패널간의 탄성 지지 체를 통하여 전달된다는 것이다. 진동의 전달 경로를 살펴보면 외부의 가진(스피커의 음향 진동 포함)에 의하여 브라운관 벌브가 진동하며, 다시 이 진동은 스터드 핀(5), 탄성 지지체(4)를 거쳐 브라운관 내부의 프레임과 새도우 마스크(2)로 전달되는 것이다.

브라운관 내부의 탄성 지지체의 역할은 마스크-프레임 구조체를 벌브와 간격을 두고 지지하는 것과, 열전자에 의한 마스크-프레임 구조체의 변형을 보정하는 것으로써 큰 탄성을 가지고 있으며, 이는 진동 측면에서 볼 때 진동의 전달을 크게 하는 요인으로 작용하고 있다. 그러므로, 탄성 지지체가 본연의 역할을 수행하면서 진동의 전달을 억제할 수 있는 방법이 있다면, 마스크-프레임 구조체의 형상을 변경하지 않고 간단하게 하울링 현상을 저감할 수 있게 되는 것이다.

본 발명에서는 진동 전달 경로에 있는 스프링의 운동을 마찰력과 스프링의 운동 방향과 반대 방향으로 강제력을 가하여 효과적으로 진동을 저감 시키고자 하는 것이다. 본 발명에서 언급된 진동 저감 부재는 (도 3)에서 보여주는 것 처럼 외부 충격에 의해 진동하는 탄성 지지체에 아래, 위 방향(그림에서는 -Y, Y방향)으로 F 라는 힘으로 탄성 지지체의 운동 방향과 반대로 강제력을 가하게 된다. 그리고탄성 지지체와 진동 감쇠 부재 사이에는μ로 정의된 마찰 계수가 존재하므로 두 표면 사이에는 마찰력이 작용하게 되고, 이로 인해 탄성 지지체의 진동은 진동 감쇠 부재의 설치로 인해 발생한 강제력과 마찰력에 의해 진동 에너지가 열 에너지로 손실되어 효과적인 진동 감쇠 현상이 일어나게 되는 것이다.

즉, 기존의 동 흡진기 모델이나 점성 댐핑 재료의 사용으로 인한 진동 저감 방법들과 달리 본 발명의 핵심적인 개념은 바로 이러한 쿨롱 마찰 댐핑(Coulomb Friction Damping)에 의한 브라운관 새도우 마스크의 진동 저감 방법을 고안한 것이다.

일반적으로 점성 재질의 댐핑재는 그 진동 저감 효과를 떠나서 열에 취약한 특성으로 인해 제조공정상 고온의 열 사용 공정이 많은 브라운관 제조에 사용이 불가능한 점이 있다. 그러나 본 발명에서의 진동 저감 방법은 진동 저감 부재의 재료에 관계없이 내열성이 높은 재료표면에 일정한 거칠기를 부가함으로써 마찰력을 유발하는 것이므로 이러한 고온의 제조공정이 전혀 문제가 되지 않는다.

진동 감쇠 부재의 재질은 난 자성체이며 도체의 성질을 갖는 금속으로 제진 효과가 높고 자화에 의한 영향 발생이 적은 재질을 선택한다. 연강재를 열처리한 재료나 스테인레스 강재 등을 사용할 수 있다.

도1 은 본 발명에 따른 한가지 실시 예로 탄성 지지체의 양면에 진동 감쇠 부재를 덧대어 하울링을 저감하는 새도우 마스크 지지부의 구조이다.

도2 는 브라운관의 구조 및 진동 전달 경로를 나타낸 것이다.

도3 은 탄성 지지체와 진동 감쇠 부재 사이에 작용하는 힘에 대하여 설명한 것이다.

도41에서 45는 본 발명에 따른 여러가지 실시 예를 도시한 것이다.

도5는 진동 감쇠 부재를 덧대었을 경우와 대지 않았을 경우에 새도우 마스크의 진동량을 가속도계를 이용하여 측정한 그래프이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 설명 **

1: 브라운관 전면 유리(Panel)

2: 새도우 마스크(Shadow Mask)

3: 마스크 프레임(Mask Frame)

4: 탄성 지지체(Spring)

5: 스터드 핀(Stud Pin)

6: 브라운관 후면 유리(Funnel)

7: 진동 감쇠 부재

(도 1) 은 본 발명에 따른 한가지 실시 예로 탄성 지지체의 양면에 진동 감쇠 부재를 덧대어 하울링을 저감하는 새도우 마스크 지지부의 구조이다. 마스크-프레임 구조체(3)를 브라운관 전면 유리(1)와 연결해 주는 탄성 지지체(4) 부분을 (도 1)과 같은 형태로 설치하면 외부에서 마스크-프레임 구조체로 전달되는 충격이나 진동량을 많이 줄일 수 있다. 진동 감쇠 부재(7)의 한 쪽은 탄성 지지체의 프레임 용접부(4-11)와 스터드 핀(5)(stud pin) 결합부(4-13)에 용접한 형태로 되어있으며, 다른 한쪽은 프레임이나 스터드 핀과 공간을 두고 떨어져 있으면서 탄성 지지체의 경사부(4-12)에 면 접촉 형태로 닿아있는 형태로 되어있다. 외부의 진동이 탄성 지지체를 통하여 전달되고 탄성 지지체가 진동을 하는 경우, 진동 감쇠 부재가 탄성 지지체의 경사부와 마찰 댐핑을 함으로써 진동 에너지가 빠른 시간 내에 열에너지화 하여 없어져 브라운관 화면의 하울링 현상을 저감할 수 있게 되는 것이다. 탄성 지지체와 진동 감쇠 부재가 면 접촉하는 부분은 조도(거칠기)를 거칠게 함으로써 마찰 계수를 크게 설계할 수 있으며, 더욱 큰 효과를 얻을 수 있다.

(도 42)의 그림 4-2a, 4-2b는 탄성 지지체의 한 쪽면, 스터드 핀과의 결합부에만 진동 감쇠 부재를 부착한 형태로, 진동 감쇠 부재는 스테인레스 강재를 사용하였다.

(도 41)에서 (도 45)까지에서 보는 것처럼 진동 감쇠 부재와 탄성 지지체 사이의 면 접촉 형태는 다양한 형상과 방법으로 구성될 수 있다.

본 발명에서 언급한 진동 감쇠 부재를 부착하기 전과 부착 한 후의 새도우 마스크의 외부 충격에 의한 진동량을 가속도계를 이용하여 측정한 결과를 (도 5)에 표시하였다. (도 5)의 실험 조건은 새도우 마스크에 초소형 타입의 가속도계를 부착한 후 임팩트 해머를 이용해 브라운관에 충격을 주고, 이 때 가속도계에서 발생되는 신호를 5초간 획득한 값을 표시한 것이다. (도 5)를 보면 진동 감쇠 부재를 설치하기 전에 비하여 진동량이 절반 이상 줄어든 것을 알 수 있다.

본 발명에 의하면 마스크와 프레임 연결 부분의 질량을 크게 하거나, 추가적인 부재를 외부나 내부에 덧대거나 하여 마스크-프레임 구조체를 복잡하게 하여 브라운관의 원가를 상승시키고 제조 공정을 복잡하게 만들거나, 댐핑 와이어를 대어 화면에 선이 나타나 화질이 저하되는 단점 없이 프레임과 브라운관 패널을 연결하는 탄성 지지체의 구조만을 간단하게 변경하여 브라운관의 하울링 현상을 저감할 수 있다.

(도 5)의 실험 그래프에서 알 수 있듯이 본 발명에서 제안한 방법에 의하여 마스크의 진동을 절반 이상 줄일 수 있으므로 완전 평면 브라운관을 개발하거나, 현재 판매 중인 완전 평면 브라운관의 품질을 높이고자 하는 기업들에게는 매우 유익한 하울링 저감 방법이 될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 오로지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구 범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.

Claims (3)

1. 브라운관의 마스크-프레임 구조체와 패널을 연결하여 지지해 주는 탄성 지지체;

   상기 탄성 지지체에 부착되어 브라운관 외부에서 진동이 전달될 때 탄성 지지체에 진동을 억제하는 강제력을 제공하고, 접촉 면과 마찰함으로써 진동을 감쇠하는 부재; 로 구성되어 브라운관 새도우 마스크의 진동을 저감하는 모든 마찰 댐핑 구조와 부재 설계 방법;
2. 상기 1항에 있어서, 탄성 지지체인 스프링과 접촉하게 하는 방법으로 마찰력을 가함으로써 탄성 지지체의 진동 전달율을 저감 시키는 진동 감쇠 부재를 설계하고 설치하는 방법
3. 상기 구조를 가지면서 마찰 계수를 크게 하는 제반 부재의 설계 및 설치 방법;

   제 1항과 제 2항에 있어서, 마찰 계수를 크게 하기 위하여 탄성 지지체에 덧대는 진동 감쇠 부재의 접촉 표면을 거칠게 만드는 등으로 표면 마찰 계수를 주는 방법으로 진동 감쇠 부재를 설계하고 설치하는 방법