KR20020069485A - 음극선관을 위한 인장 마스크 프레임 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두개의 변끼리 서로 평행한 네 개의 변을 가지고, 내부의 스트랜드 말단 삽입부(58)를 지지하기 위한 삽입 수용 브래킷(56)을 가지는 프레임(48), 및 상기 말단 삽입부에 용접된 수직 마스크 스트랜드(44)를 포함하는 컬러 음극선관(10)을 위한 인장 마스크 프레임 어셈블리(24)에 관한 것이다. 다수의 교차선(46)은 스트랜드에 수직으로 뻗어있고 전도성 접착 물질(50)에 의해 다수의 교차선이 스트랜드에 부착되어 있다. 교차선과 말단 삽입부는 제1 열 팽창 계수를 가지는 물질로 구성되어 있다. 프레임과 수용 브래킷은 제2 열 팽창 계수를 가지는 물질로 구성되어 있다. 말단 삽입부는 프레임과 수용 브래킷에 독립적으로 팽창하고 수축하기 때문에, 수평 방향으로의 스트랜드의 움직임이 말단 삽입부와 교차선의 열적 팽창 및 수축에 의하여 제어된다.

Description

음극선관을 위한 인장 마스크 프레임 어셈블리 {A TENSION MASK FRAME ASSEMBLY FOR A CRT}

본 발명은 컬러 음극선관에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 향상된 마이크로포닉스와 열 팽창 반응을 가지는 인장 마스크 프레임 어셈블리에 관한 것이다.

종래의 새도우 마스크형 컬러 음극선관은 일반적으로 세 개의 전자빔을 생성하여 음극선관의 스크린으로 지향시키기 위한 전자총을 포함하고 있다. 스크린은 음극선관의 면판의 내부면 상에 위치하고, 3가지 다른 컬러의 방사 형광체 화소들의 어레이로 구성되어 있다. 새도우 마스크가 이 전자총과 스크린 사이에 위치하여, 각 전자 빔이 그 빔과 관련된 형광체 화소들에만 부딪힐 수 있도록 한다. 대다수의 음극선관에서 새도우 마스크는 음극선관 면판의 내부면과의 배치를 자체 유지할 수 있는 능력을 가진 돔형의(domed) 금속 박막이고, 마스크 프레임에 의해 지지된다. 새도우 마스크는 스크린을 새도우하는 변위 장벽(parallax barrier)으로서 작용하며, 전자빔의 전송된 부분이 음극선관의 스크린 상의 정확한 방사 컬러의 형광체 화소를 여기(excite)시키도록 해 준다. 국소적인 가열은 돔형의 형태 변형을 초래하고, 이것은 고정된 형광체 줄(stripe)에 대해 상대적으로 마스크 개구를 움직이기 때문에, 스트랜드(strand) 간의 개구를 통과하여 지나가는 전자빔의 경로를 왜곡시키고, 화소에의 레지스터(regiter)가 잘못되도록 한다. 음극선관에서 흔히 사용되는 다른 유형의 마스크는 스트랜드 인장 마스크(strand tension mask)라고 불리며, 이 마스크는 견고한 마스크 프레임에 부착되어 평행으로 이격된 다수의 가느다란 스트랜드를 포함한다. 그러한 가느다란 스트랜드는 기본적으로 자체적으로 지지되는 것이 아니어서, 작동하는 동안 마스크가 열적으로 팽창할 때 장력이 없어지지 않도록 높은 장력으로 유지되어야만 한다. 스트랜드에 대한 장력은 스트랜드들 사이에 형성된 개구들이 스크린 상의 형광체 화소들과 나란히 정렬되어 유지되도록 보장해준다. 이러한 인장 마스크에서는 스트랜드의 국소적인 열 팽창이 스트랜드의 장력을 유지함으로써 보완된다고 할지라도, 여전히 음극선관이 동작하는 동안 열 팽창이 일어나 고정된 형광체 줄에 대하여 마스크 스트랜드가 움직이게 함으로써, 스트랜드 사이의 개구를 통과하여 지나가는 전자빔의 경로를 왜곡시키고, 화소들에의 레지스터(register)를 잘못되게 하여 결국 화상의 왜곡을 초래할 수 있다.

스트랜드 인장 마스크는 또한 외부 진동에 대하여 본질적으로 영향을 받기 쉽다. 장력 하에서 스트랜드는 기본적인 고유 주파수에서 독립적으로 진동하는 경향이 있다. 전자빔 주사 속도, 기계적인 충격, 및 주변의 스피커 또는 다른 소음의 발원지에 의해 생기는 진동의 영향과 같은 외부 영향은 커다란 진폭 모드를 유도(stimulate)하여 화질을 격렬하게 일그러지게 할 수 있다. 스트랜드의 진동은 마스크 프레임에 부착된 교차선(cross-wire)과 각 스트랜드를 마찰하여 접속시킴으로써 감쇠될 수 있다. 그러나, 교차선이 스트랜드에 양전기로(positive) 일정하게(uniform) 접속되어 있도록 기대하는 것은, 특히 관련된 스트랜드 마스크가 커브진 것이 아니라 평평한 경우에는 어렵다.

외부 진동, 열 팽창, 및 스트랜드의 장력을 견디는데 필요한 프레임의 부피 증가 및 중량 증가의 부정적인 효과 때문에, 낮은 열 계수(CTE, coefficient of thermal expansion)를 가진 가벼운 구조로 형성된 마스크 구조가 바람직하다. 따라서, 철-니켈 합금 물질이 저 탄소 합금 강철보다 열 계수가 상대적으로 낮기 때문에, INVAR(등록상표임)과 같은 고가의 철-니켈 합금이 저가의 저 탄소 합금 강철보다 더 선호된다. 이러한 구조가 성능의 관점에서는 더 매력적이지만, 제조 관점에서는 시스템 비용이 터무니없이 높다.

따라서, 제조 과정 및 음극선관의 동작 동안에 마스크 스트랜드를 상대적으로 정확하게 이격되어 있도록 유지하는데 있어서, 종래 기술의 구조의 단점을 극복하는 인장 마스크 구조에 대한 필요성이 존재한다.

도 1은 본 발명에 따른 인장 마스크 어셈블리를 포함하는, 컬러 음극선관의 축 부분의 측면도.

도 2는 도 1의 음극선관에서의 인장 마스크 어셈블리의 투시도.

도 3은 도 2에서 3으로 표시된 동그라미 부분의 교차선 및 단일 스트랜드의 단면도.

본 발명은 평행하게 이격되어 있는 다수의 스트랜드들을 가진 음극선관용 마스크 프레임 어셈블리를 제공한다. 각 금속 스트랜드는 스트랜드보다 낮은 열 팽창 계수를 가진 스트랜드 말단 삽입부에 그 끝이 부착되어 있다. 스트랜드 말단 삽입부는 마스크 프레임의 두개의 마주보는 변에 위치한 삽입 수용 브래킷 내에서 지지된다. 마스크는 또한 스트랜드들에 거의 수직 방향의 다수의 교차선들을 포함한다. 교차선들은 스트랜드들에 부착되어 있고, 스트랜드 말단 삽입부와 유사한 열 팽창 계수를 가진다.

도 1은 장방형 면판 패널(12) 및 장방형 퍼넬(15)에 연결된 수상관의 네크(14)를 포함하는 유리 엔벨로프(11)를 구비한 종래의 음극선관을 도시하고 있다. 양극 버튼(17)에서부터 네크(14)까지 퍼넬(15) 상에 내부 전도체 코팅(도시되지는 않음)이 되어 있다. 패널(12)은 시청 면판(viewing faceplate, 18), 및 유리 프릿(21)에 의해 퍼넬(15)에 봉인된 주변 플랜지 또는 측벽(20)을 포함한다. 3색 형광체 스크린(22, 세부 구조는 도시되어 있지 않음)은 면판(18)의 내부면에 의해 지지된다. 스크린(22)은 3개씩 한벌로 정렬된 형광체 라인들을 가진 라인 스크린이며, 각 한벌은 각각 3가지 주요 색으로 된 형광체 라인 패턴을 포함한다. 형광체 라인은 음극선관의 중심 부축인 Y 축에 대체로 평행하다. 스트랜드 인장 마스크 어셈블리(24)는 스크린(22)에 대하여 소정의 이격된 위치에 착탈가능하게 장착되어 있다. 전자총(32)은 도 1에서 점선으로 개략적으로 도시되어 있는데, 전자총은 네크(14)의 중심에 장착되어, 세 개의 인라인 전자빔, 즉, 한 개의 중심 빔과두 개의 측면 빔, 즉, 외부 빔을 생성하여 스트랜드 인장 마스크 어셈블리(24)를 통과하는 수렴 경로를 따라 스크린(22)으로 수렴하도록 한다.

음극선관(10)은 퍼넬 주변의 네크 연결부에 도시된 요크(30)와 같은 외부 자기 편향 요크와 함께 사용될 수 있도록 설계되어 있다. 요크(30)가 활성화되면, 3개의 빔이 자기장의 영향을 받아서, 전자 빔이 스크린(22) 상에 걸쳐 장방형 래스터로 수직 및 수평으로 주사된다.

스트랜드 인장 마스크 어셈블리(24)는 도 2에 더욱 상세히 도시되어 있는데, 두 개의 긴 변(36, 38)과 두 개의 짧은 변(40, 42)을 포함한다. 마스크의 두 개의 긴 변(36, 38)은 음극선관의 주축인 X 축에 대체로 평행하고, 두 개의 짧은 변(40, 42)은 음극선관의 부축인 Y 축에 평행하다. 양호하게는 스트랜드 인장 마스크(23)는 약 0.05 mm(2 mil) 두께의 저탄소 강철로 된 장방형의 얇은 판으로부터 만들어진다. 이 판은 음극선관의 부 축인 Y 축에 대체로 평행한 다수의 연장된 수직 스트랜드(44) 속으로 에치되고, 각각은 대체로 같은 간격으로 이격된 슬롯에 의해 분리되어, 가로 치수, 즉, 너비가 약 0.55 mm (21.5 mils)이며, 음극선관의 부축인 Y 축에 거의 평행하게 약 0.11mm (5.5 mils)의 너비를 가진다.

스트랜드 인장 마스크(23)는 각각 약 0.025 mm (1 mil)의 직경을 가진 다수의 교차선(46)을 더 포함하며, 스트랜드(44)에 대체로 수직으로 배치되어 있다. 교차선(46)에 대하여 선호되는 물질은 INVAR(상표등록번호 63,970) 또는 낮은 열 팽창 계수를 가진 다른 유사한 물질이다. 완성된 인장 마스크 어셈블리(24)에서 스트랜드(44)과 교차선(46)은 모두 양극 버튼(17)에 전기적으로 접속되어 있다.양호한 실시예에서 접착제(50)에 의하여 스트랜드(44)에 접착된 교차선(46)이 도 3에 도시되어 있다. 스트랜드(44)는 대체로 평평하고 스크린에 면하는 면과 전차총에 면하는 면을 가지고 있다. 교차선(46)은 스트랜드(44)의 스크린에 면하는 면 상에 놓여 있다.

스트랜드 인장 마스크(23)를 지지하기 위한 마스크 프레임(48)이 도 2에 도시되어 있다. 마스크 프레임(48)은 주변 바닥 부분(54)에 부착된 두 개의 캔틸레버(52) 및 이 캔틸레버(52)에 부착된 다수의 삽입 수용 브래킷(insert receiving bracket, 56)을 포함하고 있다. 스트랜드 인장 마스크(23)는 마스크 프레임(48)의 마스크 프레임 캔틸레버(52)와 수용 브래킷(56) 사이에 형성된 오목한 곳 안으로 맞춰질 수 있는 한 쌍의 스트랜드 말단 삽입부(strand terminal insert, 58)를 포함하고 있다. 다수의 스트랜드(44)는 말단 삽입부(58)에 연결되어 있고, 말단 삽입부(58)가 수용 브래킷(56) 내에 설치될 때, 긴 변(36)과 긴 변(38) 사이에서 팽팽하게 유지된다. 스트랜드 말단 삽입부(58)는 캔딜레버(52)와 수용 브래킷(56)에 독립적으로 주축인 X 축을 따라 확장되고 수축될 수 있도록 유지된다. 스트랜드 말단 삽입부(58)는 교차선(46)의 열 팽창 계수와 유사한 낮은 열 팽창 계수를 가지는 물질로 형성된다. 스트랜드 말단 삽입부(58)에 대하여 선호되는 물질은 Invar(상표 등록 번호 제63,970호) 또는 낮은 열 팽창 계수를 가지는 다른 유사한 물질이다.

두 개의 교차선 말단 막대(cross-wire terminating bar, 62, 64)가 브래킷(60)에 의해 짧은 변(40, 42)에 각각 연결되어 있다. 두 개의 말단막대(62, 64)는 짧은 변(40, 42)에 평행하다. 다수의 교차선(46)이 두 개의 말단 막대(62, 64) 사이에 연결되어 뻗어 있고, 브래킷(60)은 교차선(46)에 약한 장력을 가한다. 전술한 바와 같이, 교차선(46)은 스트랜드(44)에 접착되어, 교차선을 마스크의 스트랜드와 양 전기로 일정하게 접속시킨다. 교차선(46)은 마스크의 브래킷(60)과 접촉함으로써 효과적으로 스트랜드 진동을 감쇠시킨다. 본 발명의 또다른 장점은 교차선(46)이 각 스트랜드를 서로 연결시켜 스트랜드 인장 마스크의 가장자리를 따라 감쇠 수단을 사용할 수 있게 해 준다는 점에 있다. 보다 구체적으로는, 스트랜드 인장 마스크(23)의 또다른 가능한 구성으로서, 교차선(46)이 마스크의 가장 바깥쪽의 스트랜드에서 종결됨으로써, 교차선 말단 막대(62. 64)를 제거할 수 있다. 진동 감쇠 수단(도시되지 않음)이 스트랜드 인장 마스크(23)의 주변에 단단히 고정된다. 각 스트랜드(44)가 교차선(46)에 의해 서로 연결되어 있기 때문에 이 진동 감쇠 수단은 전체 마스크를 감쇠하는 기능을 한다.

인장 마스크 어셈블리가 작동 중이나 음극선관의 제작 과정 동안에 가열됨에 따라, 스트랜드 말단 삽입부(58)가 마스크 프레임(48)의 편향(deflection)에 따라 Y 축을 따라 이동될 것이지만, 마스크 프레임의 편향이 전혀 없는 음극선관의 X 축을 따라 팽창될 것이다. 따라서, X 방향, 즉, 수평 방향으로의 스트랜드(44)의 움직임은 스트랜드 말단 삽입부(58)와 교차선(46)의 팽창과 축소에 크게 의존한다. 결과적으로, 마스크 스트랜드 어레이의 수평 방향으로의 팽창은 철-니켈 합금 물질의 CTE, 즉, 9-30 ×10-7/C°에 의해 제어되는데, 이는 120 내지 160 ×10^-7/C°의범위의 CTE를 가진 선호되지 않는 저탄소 합금 강철의 CTE와 반대이다.

스트랜드 인장 마스크(23)는 에지 영역과 다수의 스트랜드(44)에 에치된 평평하고 얇은 저탄소 강철 판을 포함하는 평평한 마스크로 만들어진다. 평평한 마스크의 스트랜드(44)가 스트랜드 말단 삽입부(58)에 맞게 정렬되도록 평평한 마스크를 위치시킴으로써 평평한 마스크는 마스크 프레임(48)에 꼭 들어맞는다.

평평한 마스크를 스트랜드 말단 삽입부(58)에 부착하기 전에, 스트랜드 말단 삽입부(58)를 수용하는 캔딜레버(52)가 수용 브래킷(56)에 가해지는 힘을 통해 안쪽으로 압축된다. 스트랜드(44)는 스트랜드 말단 삽입부(58)에 부착되어 있는데, 용접이나 화학적 결합에 의하여 부착될 수 있다. 다음으로, 수용 브래킷(56)으로부터 힘이 제거되고, 캔틸레버(52)가 원래 위치로 되돌아감으로써, 스트랜드(44)를 팽팽하게 한다. 이러한 부착 작업 이후에 스트랜드 말단 삽입부(58)를 넘어서 뻗어 있는 평평한 마스크의 에지 영역이 잘라내어짐으로써, 각 스트랜드(44)를 분리시킨다.

양호한 실시예에서, 스트랜드(44)의 스크린쪽 면은 영구 전도 접착 물질(50)으로 코팅되어 있다. 휘감거나(winding) 다른 적합한 기술에 의해 다수의 교차선(46)이 스트랜드(44) 상에 붙여진 이후에 접착제가 경화된다. 양호한 실시예에서 교차선(46)은 철-니켈 합금이고, 스트랜드(44)는 강철 합금이다. 교차선(46)은 스트랜드(44)에 거의 수직이 되도록 스트랜드(44)를 가로질러 놓여있고, 서로 같은 간격으로 이격되어 있다.

본 발명의 원리가 포함되어 있는 실시예들이 도시되고 상세히 설명되었기 때문에, 당업자라면 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 이러한 원리를 포함하는 많은 다른 다양한 실시예들을 용이하게 고안해낼 수 있을 것이다.

본 발명의 인장 마스크 프레임 어셈블리에 의하면, 제조 과정 및 음극선관의 동작 동안에 마스크 스트랜드를 상대적으로 정확하게 이격되어 있도록 유지할 수 있다.

Claims (7)

1. 음극선관(10)을 위한 인장 마스크 프레임 어셈블리(24)에 있어서,

   마스크 프레임(48);

   상기 프레임(48)의 각각의 마주보는 변들에 부착된 적어도 하나의 지지 브래킷(56);

   평행으로 이격되어 있으며, 제1 열 팽창 계수를 가지고 있고, 스트랜드들의 각 끝이 마주보는 스트랜드 말단 삽입부들(58)에 부착되는 다수의 스트랜드들(40)로서, 상기 스트랜드 말단 삽입부들(58)은 제2 열 팽창 계수를 가지고 상기 브래킷들 내에 위치한, 상기 다수의 스트랜드들(44);

   상기 스트랜드들에 거의 수직 방향으로 상기 스트랜드들에 부착되어 있고, 상기 제2 열 팽창 계수와 유사한 열 팽창 계수를 가진 다수의 교차선(46)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 인장 마스크 프레임 어셈블리.
2. 제1항에 있어서, 상기 교차선들의 끝을 연결하기 위한 것으로서, 상기 스트랜드 말단 막대에 거의 수직이며, 상기 프레임의 서로 마주보는 가장자리에 부착되어 있는 교차선 말단 막대들(62, 64)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인장 마스크 프레임 어셈블리.
3. 제1항에 있어서, 상기 마스크 프레임 및 상기 적어도 하나의 지지 브래킷은상기 제1 열 팽창 계수와 유사한 열 팽창 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 인장 마스크 프레임 어셈블리.
4. 내부 면에 형광체 패턴을 가진 냉광 스크린(22)을 구비한 면판 패널(12)을 특징으로 하는 음극선관(10)을 위한 인장 마스크 어셈블리(24)에 있어서,

   마스크 프레임(48);

   각 스트랜드 말단 삽입부가 적어도 하나의 선택점에 의해 상기 마스크 프레임의 마주보는 변들에 장착될 수 있고, 적어도 일부가 상기 프레임에 상대적으로 온도 유도 경로(temperature-induced path)를 통하여 움직이도록 하는 열 팽창 계수를 가진, 한 쌍의 이격된 스트랜드 말단 삽입부(58);

   상기 스트랜드 말단 삽입부에 부착되어 있으며, 상기 음극선관의 형광선에 등록된 일정하게 이격된 다수의 슬롯을 형성하는 다수의 이격된 스트랜드들(44);

   상기 스트랜드 말단 삽입부와 유사한 열 팽창 계수를 가지고, 상기 스트랜드들에 거의 수직 방향으로 연결됨으로써 연속적인 스트랜드 마스크(23)를 형성하는 다수의 교차선들(46)을 포함하고,

   상기 스트랜드 마스크는 상기 온도 유도 경로의 상기 움직임의 상기 적어도 일부에 응답하여, 상기 슬롯들을 상기 형광체 패턴에 대하여 계속해서 순차적으로 정렬되도록 상대적 위치를 유지하는 인장 마스크 프레임 어셈블리.
5. 제4항에 있어서, 상기 스트랜드 말단 삽입부와 교차선은 유사한 열 팽창 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 인장 마스크 프레임 어셈블리.
6. 제4항에 있어서, 상기 스트랜드 말단 삽입부와 교차선은 상기 마스크 프레임의 열 팽창 계수보다 적어도 10배(an order of magnitude) 큰 열 팽창 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 인장 마스크 프레임 어셈블리.
7. 제4항에 있이서, 상기 적어도 한 선택점은 상기 스트랜드 말단 삽입부를 지지하도록 적응된 삽입 수용 브래킷(56)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인장 마스크 프레임 어셈블리.