KR20010076406A - 섀도우마스크조립체 - Google Patents

Abstract

섀도우마스크조립체는 마스크프레임(11)과 신장을 위해 마스크프레임(11)에 의해 지지되는 섀도우마스크(12)를 구비한다. 마스크프레임(11)은 한 쌍의 단변부재들(11A) 및 한 쌍의 단변부재들(11B)을 갖는 장방형 형상으로 된다. 마스크프레임(12)의 양쪽 에지들은 장변부재들(11A)에 접합되고, 단변부재들(11B)은 이것의 탄성 내에서 외력에 의해 굽어진다. 외력이 제거된 후, 단변부재들(11B)은 자신의 탄성 내에서 약간 변형되고, 장변부재들(11A)의 변형은 실질적으로 제거된다. 적당한 장력은 높은 온도범위에서 마스크프레임(12)에 가해질 수 있다.

Description

섀도우마스크조립체{Shadow mask assembly}

본 발명은 섀도우마스크조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 섀도우마스크와 섀도우마스크를 신장을 위해 지지하는 마스크프레임을 구비한 섀도우마스크조립체에 관한 것이다.

섀도우마스크조립체는 일반적으로 칼라음극선관(CRT)에 사용된다. 도 1은 전체가 참조번호 110으로 표시된 제1의 기존 섀도우마스크조립체를 보여주며, 이 섀도우마스크조립체는 프레임(111), 프레임 위에 설치되고 그 속에 전자빔들을 통과시키기 위한 복수개의 개구들(113)을 갖는 개구그릴(112), 및 개구그릴(112)을 프레임(111)에 고정시키기 위한 한 쌍의 댐퍼전선들(114)을 구비한다. 이 명세서에서, 조립체(110)는 시장에서 "섀도우마스크조립체"라 불리어 지지는 않지만, 편이를 위해 섀도우마스크조립체라 한다.

개구들(113)의 각각은 기다란 슬릿으로서 형성되며, 서로 분리된 다른 기다란 슬릿들에 나란하게 연장되어 있다. 이 구조의 개구그릴(112)은 개구들(113)을 개개의 법선위치들로 고정하기 위해 프레임(111)에 의해 발휘되는 높은 장력(tension)을 필요로 한다. 높은 장력은 프레임(111)에 대해 높은 기계강도를 요구하며 따라서 섀도우마스크조립체(110)의 무게를 증가시킨다. 게다가, 개구그릴(112)의 진동을 방지 또는 감쇠하기 위해 배치된 댐퍼전선들(114)은 그것들의 그림자를 스크린에 투영하여, 섀도우마스크조립체(110)에 의해 형성된 영상품질을 떨어뜨린다.

도 2는 전체가 참조번호 120으로 표시된 제2의 기존 섀도우마스크조립체를 보여주며, 이 섀도우마스크조립체는 마스크프레임(121) 및 그 위에 설치된 섀도우마스크(122)를 구비한다. 섀도우마스크(122)는 낮은 열팽창계수를 갖는 합금, 이를테면 인바르(invar)와 같은 합금으로 만들어진다. 섀도우마스크(122)가 장방형 마스크프레임(121)의 전체 앞면을 덮고 있지만, 이 도면에 도시된 섀도우마스크(122)는 마스크프레임(121)의 구조를 묘사하기 위해 자신의 윤곽선만으로 나타내어지고 있다.

마스크프레임(121)이 인바르와 같이 낮은 열팽창계수를 갖는 고가의 금속 또는 합금으로 만들어진다면, 섀도우마스크(122)와 유사하게, 섀도우마스크조립체(120)의 가격은 증가된다. 보다 구체적으로는, 마스크프레임(121)은 섀도우마스크(122)에 비하여 더 큰 체적을 가지며, 따라서 인바르로 만들어진 마스크프레임(121)은 극히 비싸게 되어 섀도우마스크조립체의 전체 가격을 상승시킨다.

기존 기법들의 전술한 문제들을 고려하여, 본 발명의 목적은 경량이며 섀도우마스크의 소성변형(plastic deformation)을 실질적으로 야기하지 않는 저가의 섀도우마스크조립체를 제공함에 있다.

도 1은 제1의 기존 섀도우마스크조립체의 사시도,

도 2는 제2의 기존 섀도우마스크조립체의 사시도,

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 섀도우마스크조립체의 사시도,

도 4는 도 3에 보여진 마스크프레임의 상면도 및 측면도를 보여주는 도면,

도 5는 섀도우마스크가 그 위에서 신장되기 전에 외력이 가해지는 때의 도 4의 마스크프레임의 상면도 및 측면도를 보여주는 도면,

도 6은 섀도우마스크가 외력이 가해진 마스크프레임 위에서 신장된 후의 도 3의 섀도우마스크조립체의 상면도 및 측면도를 보여주는 도면,

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 섀도우마스크조립체의 사시도,

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 섀도우마스크조립체의 사시도,

도 9는 도 8에 보여진 마스크프레임의 상면도 및 측면도를 보여주는 도면,

도 10은 섀도우마스크가 신장되기 전에 외력이 가해지는 때의 도 9의 마스크프레임의 상면도 및 측면도를 보여주는 도면,

도 11은 섀도우마스크 외력이 가해진 마스크프레임 위에서 신장한 후의 도 8의 섀도우마스크조립체의 상면도 및 측면도를 보여주는 도면,

도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 섀도우마스크조립체의 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11, 51, 61, 101 : 마스크프레임

11A, 51A, 61A, 101A : 장변부재

11B, 51B, 61B, 101B : 단변부재

12, 52, 62, 102 : 섀도우마스크

12A, 52A, 62A, 102A : 에지 63, 103 : 지지판

본 발명은 실질적으로 장방형인 형상을 가지며 실질적으로 장방형인 형상을 형성하도록 한 쌍의 제1변(side)부재들 및 제1변부재들에 접합된 한 쌍의 제2변부재들을 구비한 마스크프레임과, 개개의 제1변부재들의 에지들에 접합된 한 쌍의 에지들을 갖는 섀도우마스크를 포함하며, 제2변부재들은 탄성적으로 변형되어 섀도우마스크의 탄성한계 내에서 섀도우마스크를 신장시키는 섀도우마스크조립체를 제공한다.

본 발명에 따르면, 제2변부재들의 탄성변형은 마스크프레임이 섀도우마스크에 넓은 온도범위에서 적당한 장력을 줄 수 있게 한다. 섀도우마스크 및 제2변부재들 사이에서 발휘되는 적당한 장력은 섀도우마스크의 소성변형을 방지하여, 섀도우마스크조립체가 우수한 영상품질을 제공하게 한다.

본 발명의 전술한 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부 도면들을 참조한 다음의 설명으로부터 더 명확하게 될 것이다.

이제, 본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 보다 구체적으로 설명된다. 첨부 도면들에서, 유사한 구성요소들은 이해를 위해 관련된 참조번호들로써 표시된다.

도 3을 참조하면, 전체에 대해 번호 10으로 표시된 본 발명의 제1실시예에따른 섀도우마스크조립체는, 마스크프레임(11)과, 마스크프레임의 앞면쪽에 설치된 섀도우마스크(12)를 구비한다. 섀도우마스크(12)는 그것의 윤곽선에 의해 나타내어졌다. 도 3의 섀도우마스크조립체(10)는, 예를 들면 19인치 대각선크기를 갖는 칼라CRT에 사용된다.

마스크프레임(11)은 앞에서 보았을 때 장방형이며, 한 쌍의 장변부재들(11A) 및 한 쌍의 단변부재들(11B)을 구비한다. 장변부재(11A)는 실질적으로 일직선이고, 섀도우마스크조립체(10)의 옆에서 보았을 때 단변부재(11B)에 비하여 더 큰 깊이를 갖는다. 단변부재(11B)는 실질적으로 일직선인 부분을 가지며, 일직선인 부분의 양끝에 형성된 횡단연장부를 갖는다. 장변부재(11A)는 L자형 단면을 갖는 13-크롬스테인레스강으로 만들어지며, 각각이 2.5㎜의 두께를 갖는 한 쌍의 플랜지들을 구비한다. 단변부재(11B)는 L자형 단면을 갖는 13-크롬스테인레스강으로 만들어지며, 각각이 2.2㎜의 두께를 갖는 한 쌍의 플랜지들을 구비한다.

장변부재(11A)의 끝부분들의 각각과 단변부재(11B)의 대응하는 횡단연장부는 용접에 의해 접합부분(11C)에서 서로 접합된다. 보다 구체적으로는, 섀도우마스크(12)에 실질적으로 나란하게 연장되는 단변부재(11B)의 플랜지들 중의 하나로부터 연장된 횡단연장부는, 접합부분(11C)에서는 장변부재(11A)의 대응하는 플랜지의 안쪽표면 위에 위치된다.

단변부재(11B)는 단변부재(11B) 및 장변부재(11A)간의 두께의 차이로 인해, 장변부재(11A)에 비하여 변형되기가 더 쉽다. 섀도우마스크(12)는 0.1㎜의 두께를 갖는 인바르로 만들어지고 마스크프레임(11)의 앞쪽에서 연장된다.섀도우마스크(12)의 양쪽 에지들(12A)은 개개의 장변부재들(11A)의 플랜지들의 에지들과 접합된다.

마스크프레임(11)은, 단변부재들(11B)의 잔존하는 탄성변형(elastic deformation)으로 인해, 섀도우마스크(12)의 탄성한계 내에서 섀도우마스크(12)를 단변부재들(11B)의 연장방향으로 신장되거나 팽팽히 펴져 있게 된다. 단변부재들(11B)이 섀도우마스크의 탄성한계 내에서 충분히 신장될 수 있으므로, 섀도우마스크조립체(10)를 이용하여 칼라CRT를 제조하는 동안의 높은 온도는 섀도우마스크(12)에 소성변형을 야기하지 않는다.

마스크프레임(11)의 장변 및 단변부재들(11A 및 11B)은 전술한 바와 동일한 두께를 갖는 크롬몰리브덴강과 같은 다른 재료로 만들어질 수 있다.

예를 들면, 섀도우마스크조립체(10)는 약 360㎜의 장변, 약 270㎜의 단변 및 약 43㎜의 높이(깊이)를 가진다.

도 4를 참조하면, 마스크프레임(11)은 마스크프레임(11)에 외력(外力)이 가해지기 전에는 실질적으로 6면체로 되어 있다. 장변부재들(11A)과 단변부재들(11B)은 용접, 리벳들 또는 나사들에 의해 접합부분 또는 접합부위(bonding spot, 11C)에서 서로 접합되어 장방형모양의 마스크프레임(11)을 형성한다.

도 5를 참조하면, 마스크프레임(11)은, 섀도우마스크(12)를 마스크프레임(11)에 고정시키기 전에 단변부재들(11B)에 가해지는 외부의 굽힘력(bending force)을 받게 된다. 이 외부의 굽힘력은 단변부재들(11B)의 각각을 변형시켜, 단변부재들의 양끝이 그 중앙에 대하여 올라가게 한다.장변부재들(11A)의 각각도 장변부재(11A)의 연장방향에 수직한 방향으로 변형을 받게 되고, 그래서 L자형인 양쪽 플랜지들 사이의 각도는 90도보다 약간 작아지게 된다. 단변부재들(11B)의 변형량은 단변부재들(11B)의 단면형상, 단변부재들의 플랜지들의 두께, 및 접합부분(11C)의 치수들이나 위치를 선택함으로써 넓은 범위에서 제어될 수 있다.

도 6을 참조하면, 섀도우마스크(12)는 단변부재들(11B)에 가해진 외부의 굽힘력에 의해 섀도우마스크(12)의 양쪽 에지들(12A)을 장변부재들(11A)의 앞쪽 에지들에 용접한 후의 마스크프레임(11) 위에서 신장되거나 팽팽히 펴져 있다. 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 잔존하는 작은 변형은 외력인 외부의 굽힘력을 제거한 후에도 섀도우마스크(12)의 신장을 위해 단변부재들(11B)에 남아있다. 장변부재들(11A) 각각의 플랜지들 사이의 각도는 외력을 제거한 후에 실질적으로 90도로 회복된다. 이러한 변형들은 장변 및 단변부재들(11A 및 11B)의 탄성작용 내에 있고, 따라서 이러한 장변 및 단변부재들은 소성변형이 거의 없게 되며, 약간의 탄성변형이 단변부재들(11B)에 남게된다.

기존의 섀도우마스크조립체들에서, 섀도우마스크 또는 그릴에 대한 장력은 주로 단변부재들(11B)의 탄성에 의해 가해진다. 이에 반해, 본 실시예의 섀도우마스크(12)에 대한 장력은 장변부재들(11A)의 연장방향에 수직한 방향으로의 장변부재들(11A)의 탄성과 그 연장방향에 있는 단변부재들(11B)의 탄성에 의해 가해진다. 이것은 섀도우마스크조립체에서 섀도우마스크에 장력을 발휘하는 구조에 대한 설계상의 선택범위를 넓게 한다.

게다가, 단변부재들(11B)의 탄성 내에 있는 단변부재들(11B)의 잔존하는 변형(휨(flexure))은, 섀도우마스크(12)가 다른 부분들에 비하여 불충분한 장력을 받기가 더 쉬운 섀도우마스크(12)의 귀퉁이들의 신장을 돕는다.

섀도우마스크(12)의 신장 또는 팽팽하게 폄(stretch)은 일반적으로 약 25℃의 온도에서 행해진다. 따라서, 기존의 섀도우마스크조립체를 갖는 칼라CRT가 예를 들어 5℃의 온도에서 동작한다면, 섀도우마스크에 대해, 특히 칼라CRT의 동작이 시작되는 때의 섀도우마스크에 대해 장력이 불충분하게 된다. 불충분한 장력은 전자빔들이 통과되는 개구들에 편차를 야기하고 칼라CRT에 의해 형성된 영상의 색순도를 떨어뜨린다. 그 이유는 섀도우마스크의 열팽창계수가 마스크프레임의 열팽창계수의 약 십분의 일이고, 따라서 마스크프레임은 낮은 온도에서 섀도우마스크보다 열 배 더 수축한다. 인바르의 열팽창계수는 실온에서 약 1.2ppm이다.

반면에, 본 실시예의 섀도우마스크조립체(10)에서, 단변부재(11B)는 단변부재(11B)의 약간의 변형으로 인해 5℃의 온도에서 충분한 탄성을 가져, 충분한 장력이 섀도우마스크(12)에 가해지게 된다.

도 7을 참조하면, 전체에 대해 번호 50으로 표시된 본 발명의 제2실시예에 따른 섀도우마스크조립체는, 섀도우마스크(52)에 실질적으로 나란하게 단변부재(51B)의 플랜지로부터 연장된 횡단연장부가 접합부분(51C)에서 장변부재(51A)의 대응하는 플랜지의 외부표면에 접합된다는 점을 제외하면 제1실시예와 유사하다. 제2실시예의 작용은 제1실시예와 유사하다. 접합부분(11C 또는 51C)에 대한 구조는 접합 자체의 실현가능성(feasibility)에 의존하여 선택될 것이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 섀도우마스크조립체는, 이 실시예에 제공된 한 쌍의 지지판들(63)을 제외하면 제1실시예와 실질적으로 유사하다. 지지판(63)은 그 위에 섀도우마스크(62)를 고정하기 위해 마스크프레임(61)의 장변부재(61A)를 따라 연장되고 장변부재에 고정된다. 지지판(63)은 접합부위(63A)에서 장변부재(61)의 외부표면에 접합된다. 섀도우마스크(62)의 양쪽 에지들(62A)은 개개의 지지판들(63)의 앞쪽 에지들에 접합된다.

마스크프레임(61)의 장변부재(61A)는 L자형의 단면과 2.2㎜의 두께를 갖는 13-크롬스테인레스강으로 만들어지는 반면, 단변부재(61B)는 L자형의 단면과 2.0㎜의 두께를 갖는 13-크롬스테인레스강으로 만들어진다. 섀도우마스크(62)는 인바르로 만들어져 0.1㎜의 두께를 가지며, 지지판(63)도 인바르로 만들어지나 3㎜의 두께를 갖는다. 단변부재(61B)는 두께의 차이로 인해 장변부재(61A)에 비하여 변형되기가 더 쉽다. 단변부재(61B)가 섀도우마스크(62)의 탄성한계 내에서 변형될 수 있으므로, 칼라CRT의 제조 시에 섀도우마스크조립체(60)에 가해지는 높은 온도는 섀도우마스크(62)의 소성변형을 야기하지 않는다. 마스크프레임(61)은 13-크롬스테인레스강 대신에 크롬몰리브덴강으로 만들어질 수 있다. 본 실시예의 섀도우마스크조립체의 치수들 전부는 제1실시예의 치수들 전부와 비슷하다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 도 4 내지 도 6을 참조하여 제1실시예의 섀도우마스크조립체(10)의 작용에 관련하여 설명된 것과 유사한 본 실시예의 섀도우마스크조립체(60)의 작용이 보여지고 있다.

도 12를 참조하면, 전체에 대해 번호 100으로 표시된 본 발명의 제4실시예에 따른 섀도우마스크조립체는, 지지판(103)이 그 위에 섀도우마스크(102)를 고정하기 위해 마스크프레임(101)의 장변부재(101A)에 고정됨을 제외하면 제2실시예와 유사하다. 바꾸어 말하면, 도 12의 섀도우마스크조립체는, 제1실시예가 장변부재(11A) 위에 단변부재(101B)를 접합하는 구조라는 것을 제외하면 제1실시예와 유사하다. 지지판(103)의 구조 및 재료는 도 8에 보인 지지판(63)의 구조 및 재료와 유사하다.

지지판(63 또는 103)은 섀도우마스크(62 또는 102)의 에지(에지부)가 접합되는 앞쪽 에지를 가진다. 지지판(63 또는 103)이 섀도우마스크(62 또는 102)의 열팽창계수와 유사한 낮은 열팽창계수를 가지므로, 섀도우마스크(62 또는 102)는 실질적으로는 열팽창에 의해 야기된 변형이 없다. 반면에, 제1 또는 제2실시예의 섀도우마스크(12 또는 52)는 섀도우마스크조립체가 약 100℃ 이상의 온도를 받게된다면 열팽창에 의해 변형되는 경향이 있다.

제3 및 제4실시예들에서, 지지판(63 또는 103)과 장변부재(61A 또는 101A) 사이의 열팽창계수의 불일치는 지지판(63 또는 103)과 장변부재(61A 또는 101A) 사이의 실질적으로 단일한 접합부분(63A 또는 103A)으로 인해 뒤틀림(warp)을 야기하지 않는다.

위의 실시예들이 예를 위해서만 설명되었으므로, 본 발명은 전술한 실시예들로 한정되지 않고 다양한 변형들 또는 대체물들이 이 기술의 숙련자들에 의해 본 발명의 범위를 벗어남 없이 쉽사리 만들어질 수 있을 것이다.

전술한 바의 구조들을 채용함으로써, 본 발명에 따른 섀도우마스크조립체는 저비용으로 제조될 수 있고 섀도우마스크의 소성변형이 실질적으로 없게 된다. 게다가, 이 섀도우마스크는 낮은 온도범위에서 적당한 장력을 받게 된다.

Claims (10)

1. 실질적으로 장방형인 형상을 가지며 상기 실질적으로 장방형인 형상을 형성하도록 한 쌍의 제1변부재들(11A, 51A) 및 상기 제1변부재들(11A, 51A)에 접합된 한 쌍의 제2변부재들(11B, 51B)을 구비한 마스크프레임(11, 51)과, 각각 상기 제1변부재들(11A, 51A)의 에지들에 접합된 한 쌍의 에지들(12A, 52A)을 갖는 섀도우마스크(12, 52)를 포함하며, 상기 제2변부재들(11B, 51B)은 탄성적으로 변형되어 상기 섀도우마스크(12, 52)의 탄성한계 내에서 상기 섀도우마스크(12, 52)를 신장시키는 섀도우마스크조립체.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2변부재들(11A, 51A, 11B, 51B)의 각각은 한 쌍의 플랜지들을 갖는 L자형인 섀도우마스크조립체.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2변부재들(11B, 51B)의 상기 플랜지들은 상기 제1변부재들(11A, 51A)의 상기 플랜지들에 비하여 더 작은 치수들을 갖는 섀도우마스크조립체.
4. 제1항에 있어서, 상기 섀도우마스크(12, 52)는 인바르로 만들어지고, 상기 제1 및 제2변부재들은 13-크롬스테인레스강 또는 크롬몰리브덴강으로 만들어진 섀도우마스크조립체.
5. 실질적으로 장방형인 형상을 가지며 상기 실질적으로 장방형인 형상을 형성하도록 한 쌍의 제1변부재들(61A, 101A) 및 상기 제1변부재들(61A, 101A)에 접합된 한 쌍의 제2변부재들(61B, 101B)을 구비한 마스크프레임(61, 101), 각각의 지지판이 상기 제1변부재들(61A, 101A) 중의 하나를 따라 연장하며 해당 제1변부재에 부착되는 한 쌍의 지지판들(63, 193), 및 각각 상기 지지판들(63, 103)의 에지들에 접합된 한 쌍의 에지들(62A, 102A)을 갖는 섀도우마스크(62, 102)를 포함하며, 상기 제2변부재들(61B, 101B)은 탄성적으로 변형되어 상기 섀도우마스크(62, 102)의 탄성한계 내에서 상기 섀도우마스크()62, 102)를 신장시키는 섀도우마스크조립체.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2변부재들(61A, 101A, 61B, 101B)의 각각은 한 쌍의 플랜지들을 갖는 L자형인 섀도우마스크조립체.
7. 제6항에 있어서, 상기 제2변부재들(61B, 101B)의 상기 플랜지들은 상기 제1변부재들(61A, 101A)의 상기 플랜지들에 비하여 더 작은 치수들을 갖는 섀도우마스크조립체.
8. 제5항에 있어서, 상기 섀도우마스크(62, 102)와 상기 지지판들(63, 103)은 인바르로 만들어지고, 상기 제1 및 제2변부재들(61A, 101A, 61B, 101B)은 13-크롬스테인레스강 또는 크롬몰리브덴강으로 만들어지는 섀도우마스크조립체.
9. 제1항의 섀도우마스크조립체를 제조하기 위한 방법에 있어서,

   외력을 상기 마스크프레임(12, 52)에 가하여 상기 단변부재들(11B, 51B)을 그것들의 탄성한계 내에서 구부리는 단계;

   상기 섀도우마스크(12, 52)의 상기 에지들(12A, 52A)을 상기 장변부재들(11A, 51A)에 접합시키는 단계; 및

   상기 외력을 제거하여 상기 섀도우마스크(12, 52)를 신장시켜, 상기 단변부재들(11B, 51B)을 탄성적으로 구부릴 수 있도록 상기 섀도우마스크(12, 52)가 상기 단변부재들(11B, 51B)에 장력을 가하게 하는 단계를 포함하는 방법.
10. 제5항의 섀도우마스크조립체를 제조하기 위한 방법에 있어서,

    외력을 상기 마스크프레임(61, 101)에 가하여 상기 단변부재들(61B, 101B)을 그것들의 탄성한계 내에서 구부리는 단계;

    상기 섀도우마스크(62, 102)의 상기 에지들(62A, 102A)을 상기 장변부재들(61A, 101A)에 접합시키는 단계; 및

    상기 외력을 제거하여 상기 섀도우마스크(62, 102)를 신장시켜, 상기 단변부재들(61B, 101B)을 탄성적으로 구부릴 수 있도록 상기 섀도우마스크(62, 102)가 상기 단변부재들(61B, 101B)에 장력을 가하게 하는 단계를 포함하는 방법.