KR20020000869A - 고팽창 프레임에 부착되는 저팽창 장력 마스크를 구비하는컬러 수상관 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 수상관 내에 장착되는 지지 프레임(28)에 의해서 지지되는 장력 마스크(24)를 구비하는 컬러 수상관(10)을 개선시켰다. 마스크는 열팽창 계수가 프레임보다 현저히 낮다. 프레임은 두 개의 평행인 캔틸레버식 부재(42)를 구비하는데, 각 부재는 장력 마스크에 부착되는 말단 에지부(48)를 포함한다. 적어도 하나의 말단 에지부는 이 에지부 사이의 갭(54)에 의해서 분리되는 두 개의 부분(50, 52)을 포함한다. 두 부분은 내부 부분(50)과 외부 부분(52)을 포함한다. 마스크는 내부 부분과 글루잉되고 외부 부분과 웰딩된다.

Description

고팽창 프레임에 부착되는 저팽창 장력 마스크를 구비하는 컬러 수상관{COLOR PICTURE TUBE HAVING A LOWER EXPANSION TENSION MASK ATTACHED TO A HIGHER EXPANSION FRAME}

컬러 수상관은 세 개의 전자빔(electron beam)을 형성하여 이를 그 수상관의 스크린으로 유도하는 전자총을 포함한다. 스크린은 수상관 면판(faceplate)의 내면(inner surface)에 위치하며, 인광체를 발산하는 세 가지 상이한 색요소의 어레이(array)로 형성된다. 전자총과 스크린 사이에는, 각 전자빔이 이와 연관되는 인광체 요소만을 가격하도록 하는 섀도우 마스크(shadow mask) 또는 초점 마스크(focus mask) 중 어느 하나인 컬러 선택 전극이 개재되어 있다. 섀도우 마스크는 철과 같은 금속 박막으로서, 통상적으로 수상관 면판의 내면과 어느 정도 평행해지도록 그 윤곽이 형성된다.

컬러 수상관의 한 종류는 수상관의 면판 패널 내에 장착되는 장력 마스크를구비한다. 마스크상에 장력을 유지하기 위해서, 마스크는 상대적으로 무거운 지지 프레임에 부착되어야 한다. 이러한 수상관이 폭넓은 소비자에게 호평을 받아왔지만, 이러한 수상관 내의 마스크-프레임 조립체의 중량과 비용을 감소시키는 추가적인 개선이 요구된다.

마스크상에서 요구되는 장력이 감소된다면, 가벼워진 프레임이 장력 마스크에 사용될 수도 있음이 제안되어져 왔다. 요구되는 마스크 장력을 감소시키는 한가지 방법으로 인바(Invar)와 같은 열팽창 계수가 낮은 물질로 마스크를 형성하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 물질로 형성된 마스크는, 수상관 제조시에 필요한 열처리 및 수상관 동작시에 발생할 수 있는 팽창의 일부 불일치(mismatch)를 방지하기 위해서 유사한 열팽창 계수를 갖는 물질의 지지 프레임을 필요로 할 것이다. 열팽창 계수가 낮은 금속 물질의 가격이 비교적 비싸기 때문에, 마스크 및 프레임을 동일하거나 유사한 저팽창의 물질로 구성하는데 있어서 비교적 비용이 많이 든다. 따라서, 저팽창 장력 마스크와 고팽창 지지 프레임을 결합시키는 것이 바람직하다. 그러나, 이를테면 프릿 밀봉 동안 450 ℃정도의 높은 온도를 수반하는 열처리 이후에, 마스크와 프레임 사이에서 생기는 불일치로 인하여 마스크에 주름이 생긴다. 이러한 팽창 불일치를 처리하는 한가지 해결 방안은 마스크의 스트랜드(strand)를 프레임에 각각 웰딩하는 것이다. 이렇게 장력 마스크의 스트랜드를 프레임에 각각 웰딩함에 있어서 기존의 롤러 웰딩기(roller welder)를 사용하는 경우, 마스크 스트랜드가 오정렬(misalignment)됨을 발견하게 되었다.

본 발명은 장력 마스크와 이것의 지지 프레임 사이에서 열팽창 계수의 불일치가 상당히 큰 경우, 장력 마스크를 프레임에 부착시에 생기는 문제에 대한 해결 방안의 필요성을 제시한다.

본 발명은 장력 마스크(tension mask)를 구비하는 컬러 수상관에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 열팽창 계수가 비교적 낮은 물질로 형성되는 장력 마스크를 열팽창 계수가 현저히 높은 지지 프레임에 접속하기 위한 수단을 갖는 수상관에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 컬러 수상관을 부분적으로 축 방향 절단한 측면도.

도 2는 장력 마스크-프레임 조립체의 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 마스크-프레임 조립체의 부분 사시도.

도 4 내지 도 7은 도 3에 도시된 프레임의 캔틸레버식 테투리의 측면도.

본 발명에서는 수상관 내에서 장착되는 지지 프레임에 의해 지지되는 장력 마스크를 구비하는 컬러 수상관을 개선시켰다. 마스크는 열팽창 계수가 프레임보다 현저히 낮다. 프레임은 두 개의 거의 평행인 캔틸레버식 부재(cantilevered member)를 갖는데, 각 부재는 장력 마스크에 부착되는 말단 에지부를 갖는다. 적어도 하나의 말단 에지부는 이 에지부의 갭(gap)에 의해서 분리되는 두 개의 부분을 갖는다. 두 개의 부분은 내부 부분과 외부 부분을 포함한다. 마스크는 내부 부분과 글루잉(gluing)되고 외부 부분과 웰딩(welding)된다.

도 1은 직사각형 모양의 면판 패널(12)과 펀넬[15: funnel]에 연결된 관형 목부(14)를 포함하는 유리 엔벨롭[11: envelope]을 갖는 컬러 수상관(10)을 도시한다. 펀넬(15)은 애노드 버튼[16: anode button]에서 패널(12) 및 목부(14)까지 연장되어 있는 내부 전도성 코팅(도시되지 않음)을 갖는다. 패널(12)은 거의 원통형처럼 보이는 면판(18)과 그 주변 테두리 또는 측벽(20)을 포함하고 유리 프릿[17: glass frit]에 의해서 펀넬(15)에 밀봉된다. 3 색 인광 스크린(22)은 면판(18)의 내면에 위치한다. 스크린(22)은 각 3 색의 인광 라인(phosphor line)들이 한 조를 이룬 인광 라인들로 형성된 라인 스크린이다. 컬러 선택 장력 마스크(24)는 스크린(22)에 대해 미리 정해진 거리에서 착탈식으로 장착된다. 도 1에서 점선으로 개략적 도시된 전자총(26)은 목부(14) 내부 중심에 장착되어, 하나의 중앙빔과 두 개의 측면빔 또는 외부빔으로 구성된 3 개의 인라인 전자빔을 발생하여, 이를 수렴 경로에 따라 마스크(24)를 통해 스크린(22)으로 유도한다. 수상관(10)은 도 1에서 펀넬과 목부 접합부 주변에 도시된 요크[30: yoke]와 같은 외부 자기 편향 요크와 함께 사용되도록 설계된다. 동작시에, 요크(30)는 세 개의 빔에 자기장을 인가하여, 이 빔이 스크린(22) 상의 직각 래스터(raster) 내에서 수평 및 수직으로 주사되도록 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 장력 마스크(24)는 두 개의 장측면(32, 34)과 두 개의 단측면(36, 38)을 포함하는 주변 프레임(28)에 부착된다. 프레임의 두 개 장측면(32, 34)은 수상관의 중심 주축 X에 평행하고, 두 개의 단측면(36, 38)은 수상관의 중심 부축 Y에 평행하다. 장력 마스크(24)는 다수의 연장 슬릿[41: elongated slit]을 사이에 갖는 복수의 금속 스트랜드[39: metal strand]를 포함하는 개구를 구비하는데, 상기 금속 스트랜드는 마스크의 부축에 평행하다. 각 슬릿(41)은 마스크의 두 개 장측면(32, 34) 사이에서 연장한다.

도 3에 보다 자세하게 도시된 바와 같이, 프레임(28)의 각 두 개 장측면(32)은 강성부[40: rigid section]와 이 강성부에 캔틸레버식으로 부착된 유연 부재[42: compliant member]를 포함한다. 강성부(40)는 속이 빈 관형이고, 유연 부재(42)는 금속판이다. 유연 부재(42)는 서로 거의 평행하고, 각 부분의 중심에서 단부까지 세로로 높이를 변경하여 마스크 위쪽에서 최상의 장력 컴플라이언스(compliance)를 갖도록 한다. 각각의 단측면(36, 38)(도시되지 않음)은 평평한 바(bar) 모양의 하부(46)와 이 하부와 평행하게 분리된 L 형 단면의 상부(44)를 갖는다.

각 유연 부재(42)는 장력 마스크(24)의 스트랜드(39)에 부착되는 말단 에지부(48)를 갖는다. 유연 부재(42)의 적어도 하나의 말단 에지부(48)는 이 에지부 사이의 갭(54)에 의해서 분리되는 두 개의 부분(50, 52)을 포함한다. 두 개의 부분(50, 52)은 내부 부분(50)과 외부 부분(52)을 포함한다. 마스크(24)는 내부 부분(50)과 글루잉되고 외부 부분(52)과 웰딩된다.

도 4 내지 도 7은 마스크(24)를 프레임(28)의 유연 부재(42)에 부착시키는 단계를 도시한다. 우선, 마스크(24)는 도 4에 도시된 바와 같이, 두 개의 유연 부재(42) 사이에서 스트레칭된다. 그 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 힘(F1)이 유연 부재(42)에 인가되어 이 부재들이 함께 약간 이동하고, 글루[56: glue]를 사용하여 마스크 스트랜드(39)를 유연 부재(42)의 내부 부분(50)에 밀봉시킨다. 도 6에 도시된 바와 같이, 글루(56)가 건조된 후, 힘(F1)은 감소된 힘(F2)으로 변경되고 다른 힘(F3)이 외부 부분(52)의 바깥쪽에서 인가되며, 마스크 스트랜드(39)는 웰딩(58)에 의해서 외부 부분(52)에 부착된다. 힘(F2)과 힘(F3)의 합력은 글루잉(56)에 의한 접합부를 거의 이동시키지 않는 한편, 마스크 내의 낮은 장력을 유지시킬 수 있을 것이다. 내부 및 외부 부분(50, 52) 사이에서 발생된 탄성력(spring force)은 소망하는 궁극적인 마스크 장력과 유사할 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 일단 마스크가 웰딩되면, 마스크(24)의 경계부(60)는 트림(trim)되고, 프레임에 가해졌던 힘(F2, F3)이 해제된다. 이러한 두 개의 부착 처리를 사용하여 웰딩되는 경우, 글루잉에 의해서 스트랜드의 위치가 유지된다.

유연 부재(42)의 전체 길이에 따라 마스크(24) 내의 적절한 장력에 도달하기 위해서는 캔틸레버식으로 부착된 유연 부재(42)의 외부 부분(52)상의 힘(F3)이 마스크를 따라 변경되거나, 외부 부분(52)의 탄성 상수가 유연 부재(42)에 따라 변경되어야 할 필요가 있다. 탄성 상수를 변경하는 후자의 방법은 다수의 상이한 방법으로 달성될 수 있다. 예를 들면, 외부 부분(52)의 두께는 갭(54)의 위치를 규격화하고, 이동시킴으로써 또는 갭(54)의 깊이을 변경시킴으로써 변경될 수 있다.

장력 마스크의 두 단계의 부착이 허용되도록 설계된 수상관을 사용하여, 장력 마스크의 각 스트랜드의 부착을 허용하는 한편, 마스크 프레임에 대한 스트랜드의 오정렬을 방지한다. 상기한 잇점들은, 스트랜드(39)를 내부 부분(50)과 글루잉하는 제1 단계에 있어서 스트랜드가 외부 부분(52)에 웰딩될 수 있을 때까지 적당한 위치에서 스트랜드를 고정시키기 때문에 달성될 수 있다.

양호한 제1 실시예에 있어서, 장측면 부재(32, 34)의 강성부(40)는 두께가 0.175 cm인 내벽(wall)을 갖는 4130 스틸로 만들어지는 속이 빈 사각 모양의 관형이다. 유연 부재(42)의 두께는, 마스크 두께, 전체적인 마스크-프레임 조립체의 유연성 및 양호한 뒤틀림 왜곡(wrap misregistration) 한계를 고려하여 결정된다. 추가적인 양호한 실시예에 있어서, 유연 부재(42)는 두께가 0.157 cm인 4130 스테인레스 스틸의 금속판으로 만들어진다. 두 개의 L 형 상부(44)는 두께가 0.318 cm인 CRS-1018 스틸로 만들어지는 것이 바람직하다. 두 개의 바(bar) 형태의 하부(46)는 두께가 약 3 cm인 300 시리즈 스테인레스 스틸로 만들어지는 것이 바람직한데, 이 300 시리즈 스테인레스 스틸은 상부(44)의 CRS-1018 스틸에서 보다도 상이한 열팽창 계수를 갖는다. 프레임(28)이 과열되는 경우, 하부(46)는 상부(44)에서 보다도 더 팽창된다.

강성부(40)는 속이 빈 사각 관형으로 도시되었지만 L 형, C 형 또는 삼각형의 단면을 갖는 다른 구성도 가능하다. 게다가, 프레임(28)의 단측면(36, 38)이 L 형의 단면을 갖도록 도시되었지만은 C 형, 삼각형 또는 박스형과 같은 다른 구성도 사용될 수 있다.

Claims (5)

1. 컬러 수상관(10) 내에 장착된 지지 프레임(28)에 의해서 지지되는 장력 마스크[24: tension mask]를 구비하는 컬러 수상관에 있어서,

   상기 장력 마스크는 상기 지지 프레임보다 현저히 낮은 열팽창 계수를 갖고,

   상기 지지 프레임은 상기 장력 마스크가 부착되는 말단 에지부(48)를 각각 갖는 두 개의 거의 평행인 캔틸레버식(cantilevered) 부재[42: member]를 구비하고,

   적어도 하나의 상기 말단 에지부는 이 에지부 사이의 갭(54)에 의해서 분리되는 두 개의 부분(50, 52) - 상기 두 개의 부분은 내부 부분(50)과 외부 부분(52)을 포함함 - 을 구비하고,

   상기 장력 마스크는 상기 내부 부분과 글루잉(gluing)되고 상기 외부 부분과 웰딩(welding)되는 것을 포함하는 컬러 수상관.
2. 제1항에 있어서, 상기 장력 마스크(24)는 인바(Invar)로 만들어지고, 상기 지지 프레임(28)은 강철로 만들어지는 것인 컬러 수상관.
3. 제1항에 있어서, 상기 외부 부분(52)의 탄성 상수(spring constant)는 상기 말단 에지부(48)의 길이에 따라서 변경되는 것인 컬러 수상관.
4. 제1항에 있어서, 상기 갭(54)의 깊이는 상기 말단 에지부(48)의 길이에 따라서 변경되는 것인 컬러 수상관.
5. 제1항에 있어서, 상기 외부 부분(52)의 폭은 상기 말단 에지부(48)의 길이에 따라서 변경되는 것인 컬러 수상관.