KR20030065057A - 칼라 음극선관용 텐션 마스크 프레임 조립체 - Google Patents

칼라 음극선관용 텐션 마스크 프레임 조립체 Download PDF

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KR20030065057A
KR20030065057A KR1020020005208A KR20020005208A KR20030065057A KR 20030065057 A KR20030065057 A KR 20030065057A KR 1020020005208 A KR1020020005208 A KR 1020020005208A KR 20020005208 A KR20020005208 A KR 20020005208A KR 20030065057 A KR20030065057 A KR 20030065057A
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Abstract

본 발명에 따르면, 상호 평행하게 설치되는 한쌍의 지지 부재와, 상기 지지 부재의 사이에 설치되어 지지 부재를 평행한 상태로 지지하는 탄성 부재와, 상기 지지 부재에 인장력이 가하여진 상태로 그 장변 가장자리가 고정되는 텐션 마스크와, 상기 지지 부재에 설치되는 것으로 인바(invar) 재료로 형성된 후크 및, 상기 인바로 형성된 후크에 대하여 용접되는 스프링과, 상기 탄성 부재에 설치되는 것으로 스테인레스 스틸 재료로 형성된 후크 및, 상기 스테인레스 스틸 재료로 형성된 후크에 용접되는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 텐션마스크 프레임 조립체가 제공된다.

Description

칼라 음극선관용 텐션 마스크 프레임 조립체{Mask frame assembly for color CPT}
본 발명은 칼라 음극선관의 텐션 마스크 프레임 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지지 부재에 접합되는 후크 스프링과 탄성 부재에 접합되는 후크 스프링의 재질을 달리 함으로써 열변형에 의한 마스크의 위치 변화를 보정하는 칼라 음극선관용 텐션 마스크 프레임 조립체에 관한 것이다.
칼라 음극선관은 전자총으로부터 방출된 세 전자빔이 색선별 기능을 가진 섀도우 마스크(shadow mask)의 전자빔 통과공을 통하여 패널의 스크린면에 형성되어 있는 형광막의 적, 녹, 청색의 형광체에 랜딩됨으로써 이들을 여기시켜 화상을 형성하게 된다. 최근의 이러한 칼라 음극선관은 스크린면의 평면화를 추구하고 있으므로, 섀도우 마스크도 종래의 곡면형으로부터 탈피하여 평면화가 이루어져야 하는데, 이러한 평면형 마스크는 음극선관의 작동시에 도밍 현상에 의해 평면 형상으로부터 변형하므로, 제작이 용이하지 않다.
도 1 에 도시된 것은 통상적인 칼라 음극선관을 배면에서 도시한 일부 절제 사시도이다.
도면을 참조하면, 칼라 음극선관은 내면에 형광막(11)이 형성된 패널(12)과, 상기 패널(12)의 내부에 설치되는 것으로, 형광막을 구성하는 세 형광체층에 대한 전자빔의 색선별기능을 가지는 마스크(13a)와 이를 지지하는 프레임(13b)으로 이루어진 마스크 프레임 조립체(13)와, 상기 패널(12)과 봉착되는 펀넬(14)과, 상기 펀넬(14)의 네크부(14a)에 봉입되는 전자총(16)과, 상기 펀넬의 콘부에 설치되어 전자총(16)으로부터 방출되는 전자빔을 편향시키는 편향요오크(15)를 포함한다.
상술한 바와 같이 구성된 칼라 음극선관에 있어서, 상기 마스크는 마스크에 가해지는 인장력의 인가 여부에 따라 섀도우마스크 방식(shadow mask type, 또는 포밍마스크 방식)과 텐션 마스크 방식(tension mask type)으로 분류된다. 섀도우마스크 방식의 일예가 한국 특허 출원번호 90-9727호에 개시되어 있는데, 이것은 프레임에 섀도우 마스크가 고정됨에 있어서, 상기 프레임의 외주면에 바이메탈로 이루어진 스프링 서포터가 설치되고, 이 스프링 서포터에 단일의 금속으로 이루어지며 패널의 내측면에 설치된 스터드핀과 결합되는 스프링이 설치되는 것이다.
그러나 텐션 마스크 프레임 조립체의 경우 바이메탈로 이루어진 판상의 스프링을 프레임에 직접 부착하는 것은 패널 내면의 형광막과 섀도우마스크 사이의 간격 조정이 어렵다. 따라서 스프링을 프레임에 직접 용접하는 것보다 스프링 서포터를 프레임에 미리 용접하고 이후에 스프링을 서포터에 대하여 용접하는 것이 유리하다.
도 2 에 도시된 것은 일반적인 칼라 음극선관의 텐션 마스크 프레임 조립체에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도면을 참조하면, 텐션 마스크 프레임 조립체는 상호 평행하게 설치되는 제 1 및, 제 2 서포트 부재(22,23)와, 상기 제 1 및, 제 2 서포트 부재(22,23)의 양측에 양단부가 고정되어 서포트 부재(22,23)의 간격을 유지하는 제 1 및, 제 2 탄성부재(24,25)를 구비한 프레임(20)과, 상기 제 1 및, 제 2 서포트 부재(22,23)에대하여 가장자리가 용접되는 것으로서 다수의 스트립(21c)이 소정간격 이격됨으로써 슬릿(21a)이 형성된 평판형 마스크(21)를 구비한다. 상기 슬릿(21a)은 타이바(21b)에 의해서 소정 간격으로 분할된다.
한편, 제 1 서포트 부재(22)와 제 1 탄성 부재(24)의 일측에는 각각 후크(26,28)를 통해서 스프링(27,28)이 용접된다. 상기 후크(26,28)와 스프링(27,28)은 프레임 조립체를 패널의 내측에 지지하는 역할을 하는데, 이는 스프링(27,28)에 형성된 통공(27a,29a)이 패널의 내표면에 형성된 스터드 핀에 끼워짐으로써 이루어진다. 도면에 도시되지는 않았으나, 제 2 서포트 부재(23)와 제 2 탄성 부재(25)에도 후크와 스프링들이 부착될 수 있다.
도 2 에 도시된 바와 같은 통상적인 텐션 마스크 프레임 조립체에 있어서, 열변형에 의한 마스크(21)의 위치 이동을 방지하기 위한 수단은 후크(26,29)를 바이메탈로 제작하는 것이다. 즉, 전자 비임이 마스크(21)의 무공부에 입사되어 마스크(21)가 열팽창함으로써 마스크의 위치가 패널을 향해서 이동하면, 바이메탈 후크(26,29)는 그러한 위치 이동을 보상하는 방향으로 변형함으로써 마스크의 위치 이동을 보정하는 것이다.
그러나 위와 같은 바이메탈 후크를 이용하는 방식은 다음과 같은 문제점을 가진다. 우선, 바이메탈 후크(26,29)들이 변형하게 되면, 단순히 마스크(21)의 위치 이동만을 보상하는 방향으로 변형하는 것이 아니고, 텐션 마스크 프레임 조립체(20)를 회전시키는 방향으로도 변형하게 된다. 따라서, 정확한 위치 보정을 기대할 수 없으며, 그에 따라서 전자 비임의 미스 랜딩(mis landing)이 발생한다는문제점이 있다. 더욱이, 바이메탈 재료는 상대적으로 값이 비싸다는 단점들이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 패널의 내부에 장착된 프레임의 패널에 대한 텐션 마스크 프레임 조립체의 회전량을 최소화 할 수 있으며, 전자빔의 미스 랜딩을 방지할 수 있는 칼라 음극선관용 텐션 마스크 프레임 조립체를 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 칼라 음극선관의 사시도이다.
도 2는 칼라 음극선관의 통상적인 텐션 마스크 프레임 조립체에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 칼러 음극선관의 텐션 마스크 프레임 조립체의 제 1 실시예에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 칼러 음극선관의 텐션 마스크 프레임 조립체의 제 2 실시예 개략적인 분해 사시도이다.
도 5 는 도 3 에 도시된 텐션 마스크 프레임 조립체에서 시간의 경과에 따른 열 변형량을 나타내는 그래프이다.
도 6 은 도 4 에 도시된 텐션 마스크 프레임 조립체에서 시간의 경과에 따른 열 변형량을 나타내는 그래프이다.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >
31. 마스크 32.33. 지지부재
34.35. 탄성부재 36.38. 후크
37.39. 스프링
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 상호 평행하게 설치되는 한쌍의 지지 부재와, 상기 지지 부재의 사이에 설치되어 지지 부재를 평행한 상태로 지지하는 탄성 부재와, 상기 지지 부재에 인장력이 가하여진 상태로 그 장변 가장자리가 고정되는 텐션 마스크와, 상기 지지 부재에 설치되는 것으로 인바(invar) 재료로 형성된 후크 및, 상기 인바로 형성된 후크에 대하여 용접되는 스프링과, 상기 탄성 부재에 설치되는 것으로 스테인레스 스틸 재료로 형성된 후크 및, 상기 스테인레스 스틸 재료로 형성된 후크에 용접되는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 텐션마스크 프레임 조립체가 제공된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 한쌍의 지지 부재의 양단에 대하여 그것의 양단이 각각 용접되는 장력 전달 부재를 더 구비한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 인바(invar)의 열팽창 계수는 1.2×10-6mm/℃ 이고, 스테인레스 스틸(SUS)의 열팽창 계수는 17~18×10-6/℃ 이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3 에 도시된 것은 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 텐션 마스크 프레임 조립체의 제 1 실시예에 대한 개략적인 분해 사시도이다. 이것은 도 2 에 도시된 텐션 마스크 프레임과 전체적으로 유사하다.
도면을 참조하면, 텐션 마스크 프레임 조립체는 상호 평행하게 설치되는 제 1 및, 제 2 서포트 부재(32,33)와, 상기 제 1 및, 제 2 서포트 부재(32,33)에 양단부가 고정되어 그 들 사이의 간격을 유지하는 제 1 및, 제 2 탄성부재(34,35)를 구비한 프레임(30)과, 상기 제 1 및, 제 2 서포트 부재(32,33)에 대하여 가장자리가 용접되는 평판형 마스크(31)를 구비한다. 상기 마스크(31)에 형성되는 슬릿(31a)들은 도 2 에 설명된 바와 같다.
한편, 제 1 서포트 부재(32)와 제 1 탄성 부재(34)의 일측에는 각각 후크(36,38)를 통해서 스프링(37,38)이 용접된다. 상기 후크(36,38)와 스프링(37,38)은 프레임 조립체를 패널의 내측에 지지하는 역할을 하는데, 이는 스프링(37,38)에 형성된 통공(37a,39a)이 패널의 내표면에 형성된 스터드 핀에 끼워짐으로써 이루어진다. 도면에 도시되지는 않았으나, 제 2 서포트 부재(33)와 제 2 탄성 부재(35)에도 후크와 스프링들이 부착된다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 제 1 및, 제 2 지지 부재(32,33)에 부착되는후크(36)는 인바 재료로 형성되고, 상기 제 1 및, 제 2 탄성 부재(34,35)에 부착되는 후크(38)는 스테인레스 스틸 재료로 형성된다. 즉, 후크를 형성하는 재료를 열팽창 계수가 상이한 재료를 사용함으로써, 열팽창 계수의 차이에 따른 상쇄 효과를 이용하여 마스크의 열팽창을 보상할 수 있는 것이다.
상기 인바(invar)의 열팽창 계수는 1.2×10-6mm/℃ 이고, 스테인레스 스틸(SUS)의 열팽창 계수는 17~18×10-6/℃ 로서, 동등한 조건에서 열팽창하는 정도가 상이하다. 즉, 인바 재료는 가열에 의한 팽창량이 상대적으로 작은데 비해서, 스테인레스 스틸 재료는 인바에 비해서 열팽창 정도가 심하다.
도 3 에 있어서, 좌표계로 표시된 것에 있어서 X 는 지지 부재(32,33)의 길이 방향에 해당하고, Y 로 표시된 것은 마스크(31)에 형성된 슬릿의 방향에 해당하고, Z 로 표시된 것은 열팽창된 마스크(31)가 패널을 향해 이동하는 방향에 해당한다. 마스크(31)와 텐션 마스크 프레임 조립체(30)가 열팽창하게 되면, 제 1 및, 제 2 지지 부재(32,33)는 길이 방향에 해당하는 X 방향으로 팽창하게 되고, 후크(36,38)들과 스프링(37,39)들도 각각 상이한 열팽창 계수로써 열팽창하게 될 것이다. 또한 마스크(31)도 자체적으로 팽창하게 된다.
상기와 같은 열팽창의 결과는 도 5 에 도시된 그래프에 나타낸 바와 같다. 도 5 에 있어서, 가로축은 시간의 경과를 분단위로 나타낸것이고, 세로축은 열팽창량을 마이크로미터 단위로 나타낸 것이다. 도면 번호 51 로 표시된 것은 X 방향으로의 팽창량을 나타낸 것인데, 칼라 음극선관을 가동한지 60 분이 지나면 열팽창량은 256 마이크로미터에 도달한다. 또한 도면 번호 52 로 표시된 Z 방향으로의 마스크(31)의 이동량은 244 마이크로미터에 도달한다. 도면 번호 53 으로 표시된 것은 Y 방향으로의 마스크(31)의 열팽창을 나타낸 것이지만, 이것은 전자 비임의 랜딩에 있어서는 중요한 의미를 가지지 않으므로 무시하기로 한다.
도 7 은 마스크의 위치 이동과 전자 비임의 궤적 사이의 관계를 개략적으로 도시한 설명도이다.
도면을 참조하면, 전자총(71)으로부터 φ 의 편향 각도로 입사된 전자 비임은 마스크(73)의 전자빔 통과공(74)을 통해서 패널(72)의 소정 위치(75)에 도달한다. 도면 번호 73 으로 표시된 마스크는 열변형을 하기 이전의 상태를 나타낸다. 시간이 경과한 이후에 마스크와 텐션 마스크 프레임 조립체가 열변형을 하게 되면, 마스크(73)는 위에서 설명한 지지 부재의 길이 방향으로 변형하여 △X 로 변형하는 반면에, 또한 패널(75)에 근접하는 방향으로 △Z 로 이동하게 된다. 이와 같이 마스크가 도면 번호 73'로 표시된 변형 상태에서도 전자 비임이 패널(72)의 소정 위치(75)에 정확하게 입사되려면, tan(φ/2)=△Z/△X 이므로, △X tan (φ/2)-△Z=0 을 만족시키면 된다.
다시 도 5 를 참조하면, 도면 번호 54 는 상기의 △X tan (φ/2)-△Z 의 값을 입사각(Φ)이 90도 일때 표시한 것이다. 칼라 음극선관의 작동이 개시되어 열팽창이 이루어지는 가운데, 상기 값은 대략적으로 12 마이크로미터에 근접해 있으며, 이러한 값은 0 에 근접하는 것으로서 매우 양호한 값이라는 것을 알 수 있다. 즉, 인바 재료의 후크를 지지 부재에 용접하고, 스테인레스 스틸 재료의 후크를 탄성부재에 용접함으로써, 마스크와 텐션 마스크 프레임 조립체의 전체적인 열팽창이 상쇄되어 도 5 에 도시된 바와 같은 마스크의 변형에 도달한 것이다.
도 4 에 도시된 것은 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 텐션 마스크 프레임 조립체의 제 2 실시예에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도면을 참조하면, 텐션 마스크 프레임 조립체는 상호 평행하게 설치되는 제 1 및, 제 2 서포트 부재(42,43)와, 상기 제 1 및, 제 2 서포트 부재(42,43)에 양단부에 고정되는 제 1 및, 제 2 탄성부재(44,45)를 구비한 프레임(40)과, 상기 제 1 및, 제 2 서포트 부재(42,43)에 대하여 가장자리가 용접되며 슬릿(41a)이 형성된 평판형 마스크(41)를 구비한다.
한편, 제 1 서포트 부재(42)와 제 1 탄성 부재(44)의 일측에는 각각 후크(46,48)를 통해서 스프링(47,48)이 용접된다. 상기 후크(46,48)와 스프링(47,48)은 스프링(47,48)에 형성된 통공(47a,49a)이 패널의 내표면에 형성된 스터드 핀에 끼워짐으로써 프레임 조립체를 지지한다. 도면에 도시되지는 않았으나, 제 2 서포트 부재(43)와 제 2 탄성 부재(45)에도 후크와 스프링들이 부착된다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 제 1 및, 제 2 지지 부재(42,43)에 부착되는 후크(46)는 인바 재료로 형성되고, 상기 제 1 및, 제 2 탄성 부재(44,45)에 부착되는 후크(48)는 스테인레스 스틸 재료로 형성된다. 또한, 제 1 및, 제 2 의 장력 전달 부재(57,58)들 각각의 양단이 상기 제 1 및, 제 2 지지 부재(42,43)의 양단에 용접된다. 상기 제 1 및, 제 2 장력 전달 부재(57,58)는, 마스크(41)가 용접된 프레임 조립체(40)의 제작 과정에서 소성 가공될때, 프레임 조립체(40)와 마스크(41)사이의 열팽창 계수의 차이로 인하여 마스크(41)에 과도한 인장력이 가해지는 것을 방지하는 역할을 한다.
도 6 에 도시된 것은 도 4 에 도시된 본 발명에 따른 텐션 마스크 프레임 조립체가 시간에 따라서 열팽창되는 것을 나타낸 그래프이다. 도 6 에 있어서, 가로축은 시간의 경과를 분단위로 나타낸것이고, 세로축은 열팽창량을 마이크로미터 단위이다. 도면 번호 61 로 표시된 것은 X 방향으로의 팽창량을 나타낸 것인데, 칼라 음극선관을 가동한지 60 분이 지나면 열팽창량은 263 마이크로미터에 도달한다. 또한 도면 번호 62 로 표시된 Z 방향으로의 마스크(41)의 이동량은 397 마이크로미터에 도달한다. 도면 번호 63 으로 표시된 것은 Y 방향으로의 마스크(41)의 열팽창을 나타낸 것이지만, 이것은 전자 비임의 랜딩에 있어서는 중요한 의미를 가지지 않으므로 무시하기로 한다.
도면 번호 64 는 위에서 도 5 및, 도 7 을 참조하여 언급된 △X tan (φ/2)-△Z 의 값을 입사각(Φ)이 90도 일때 표시한 것이다. 칼라 음극선관의 작동이 개시되어 열팽창이 이루어지는 가운데, 상기 값은 대략 128 마이크로미터에 근접해 있으다. 한편, Y 방향으로의 열팽창량은 13 마이크로미터로서 0 에 근접하고 있다. 즉, 인바 재료의 후크를 지지 부재에 용접하고, 스테인레스 스틸 재료의 후크를 탄성 부재에 용접함으로써 함으로써, △X tan (φ/2)-△Z 의 값을 줄일 수 있으며, 장력 전달 부재(57,58)를 구비함으로써 Y 방향으로의 열팽창이 안정된다는 것을 알 수 있다. 이것은 제조 공정중 소성 가공에 기인하여 마스크(41)에 가해지는 장력이 특히 문제가 될 경우에 장력 전달 부재(57,58)를 구비하여도 마스크(41)의 위치 변경에 대응할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 칼라 음극선관용 텐션 마스크 프레임 조립체는 칼라 음극선관의 작동시에 발생하는 열에 의해서 텐션 마스크 프레임 조립체가 팽창하더라도 전자 비임의 미스 랜딩이 방지될 수 있다는 장점이 있다. 또한 바이메탈과 같은 값비싼 재료를 사용하지 않고도 프레임 조립체를 구성할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 상호 평행하게 설치되는 한쌍의 지지 부재와,
    상기 지지 부재의 사이에 설치되어 지지 부재를 평행한 상태로 지지하는 탄성 부재와,
    상기 지지 부재에 인장력이 가하여진 상태로 그 장변 가장자리가 고정되는 텐션 마스크와,
    상기 지지 부재에 설치되는 것으로 인바(invar) 재료로 형성된 후크 및, 상기 인바로 형성된 후크에 대하여 용접되는 스프링과,
    상기 탄성 부재에 설치되는 것으로 스테인레스 스틸 재료로 형성된 후크 및, 상기 스테인레스 스틸 재료로 형성된 후크에 용접되는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 텐션마스크 프레임 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한쌍의 지지 부재의 양단에 대하여 그것의 양단이 각각 용접되는 장력 전달 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 텐션 마스크 프레임 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인바(invar)의 열팽창 계수는 1.2×10-6mm/℃ 이고, 스테인레스 스틸(SUS)의 열팽창 계수는 17~18×10-6/℃ 인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 텐션 마스크 프레임 조립체.
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KR100447654B1 (ko) * 2002-02-06 2004-09-07 엘지.필립스디스플레이(주) 칼라 음극선관용 마스크 어셈블리의 구조 및 제조방법

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