KR20030066701A - 섀도우 마스크에서 인장을 유지하는 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음극선관의 섀도우 마스크(30)에서의 인장을 유지하기 위한 장치(300)에 관한 것이다. 이 장치는 마스크 프레임(306)의 마주보는 측부(36,38)를 따라 미리 결정된 인장을 가지고 배치된 쌍으로 된 삼각형 박스(310)에 상기 섀도우 마스크를 부착한 것을 포함한다. 삼각형 박스는 이 삼각형 박스의 열 팽창계수와는 다른 열 팽창계수를 갖는 브레이스(308)에 의해 마스크 프레임에 연결되어서, 음극선관의 열 사이클 도중에 일어나는 프레임의 팽창을 보상한다. 결론적으로, 마스크 프레임에 의해 섀도우 마스크에 가해지는 인장력을 유지하는 것이 가능하다.

Description

섀도우 마스크에서 인장을 유지하는 장치{APPARATUS FOR MAINTAINING TENSION IN A SHADOW MASK}
종래의 칼라 화상관은 3개의 전자빔을 생성시키고 상기 3개의 전자빔을 화상관의 스크린으로 유도하는 전자총을 포함한다. 스크린은 화상관 화면의 내부면에 위치되고 3개의 다른 칼라를 방출하는 형광체 요소의 배열로 구성된다. 섀도우 마스크라고도 지칭되는 칼라 선택 전극은 각 전자빔이 그 빔에 관련되는 형광체 요소에만 부딪치도록 전자총과 스크린 사이에 배치된다. 섀도우 마스크는 강철과 같은 금속의 얇은 시트인데, 이것의 외형은 화상관 화면의 내부면에 대체로 평행하다.
칼라 화상관 섀도우 마스크의 한 가지 타입은 화면 패널(faceplate panel) 내에 장착된 인장 마스크이다. 상기 섀도우 마스크에서 인장을 유지하기 위하여, 섀도우 마스크는 비교적 무거운 지지 프레임에 부착되어야 한다. 이러한 화상관이 소비자들의 넓은 호응을 받았지만, 이러한 화상관의 마스크-프레임 조립체의 중량과 비용을 줄이기 위한 추가적인 개선이 여전히 요구되고 있다.
마스크에 필요한 인장이 감소된다면, 보다 가벼운 프레임이 인장 마스크에사용될 수 있다고 제안된 바 있다. 필요한 마스크 인장을 감소시키는 한 가지 방법은 열 팽창 계수가 낮은 물질로 마스크를 제조하는 것이다. 그러나, 이러한 물질로 제조된 마스크는 화상관을 제조하는데 필요한 열 공정(thermal processing) 도중에 그리고 화상관 작동 도중에 열 팽창율의 부정합(mismatch)을 방지하기 위하여 유사한 열 팽창 계수를 갖는 물질로 된 지지 프레임이 필요로 한다. 낮은 열 팽창 계수를 갖는 금속 물질은 그 값이 비싸기 때문에, 동일한 또는 유사한 저 팽창율 물질로 마스크 및 프레임 모두를 제조하는 것은 비용이 많이 든다. 그러므로, 고 팽창율의 지지 프레임과 저 팽창율의 인장 마스크 조합을 사용하고, 인장 마스크와 그의 지지 프레임 사이에서 실질적으로 열 팽창율 계수의 부정합이 있는 경우에 존재하는 문제에 대한 해결책을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 전체적으로 칼라 화상관에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 음극선관의 섀도우 마스크에서 인장을 유지하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 인장 마스크-프레임 조립체를 포함하는 칼라 화상관에 대한, 부분적으로는 축 부분이 있는 측면도.
도 2는 도 1의 인장 마스크의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체 부분의 부분 사시도.
도 4는 본 발명의 작동 원리를 도시하는 도표.
본 발명은 섀도우 마스크에서 인장을 유지하는 장치를 제공한다. 본 발명은 대부분 Ni 및 Fe로 구성된 합금인 INVAR(등록 상표)와 같은 저 팽창율 물질과 인장 마스크와 마스크 프레임 각각에 사용된 강철과 같은 고 팽창율 물질 사이의 열 팽창율의 부정합을 보상한다. 인장 마스크에서 인장을 유지할 필요성은 칼라 텔레비전에서의 음극선관의 정확한 작동에 필수적이다.
본 발명에서, 마스크 프레임은 일반적으로 2개의 장측(long side)과 2개의 단측(short side)을 갖는 직사각형 평면 형태이다. 스탠드오프(standoff)를 포함하는 코너 지지 구조(corner support structure)는 각 단측의 각 단부에 부착된다. 스탠드오프의 정상부는 여기서 삼각형 박스(tribox)라고 지칭되는 삼각형 모양의횡단면 지지 구조로 구성되는 장측 부재로 용접된다. 삼각형 박스의 제 1 측부(레그)는 스탠드오프에 부착되고 그 사변은 마스크 프레임 내측으로 면한다. 삼각형 박스의 제 2 측부는 INVAR(등록 상표)와 같은 저 팽창율 물질로 된 블레이드의 측부에 부착된다. 블레이드는 수직하게 배향되고 블레이드의 상단은 INVAR(등록 상표) 마스크를 지지한다. 강철 마스크 프레임의 단측과 강철 삼각형 박스 사이에는 INVAR(등록 상표)와 같은 저 팽창율 물질로 형성된 브레이스가 부착된다. 가열되었을 때, 저 열팽창 계수의 브레이스와 마스크 프레임의 단측 사이에서의 열팽창 부정합 및 형상 분리로 인하여 강철 삼각형 박스가 스탠드오프 주위에서 회전하게 된다. 브레이스는 삼각형 박스의 내부 회전이 프레임의 팽창을 보상하여, 프레임이 가열될 때 블레이드에 의해 지지되는 마스크의 인장이 유지되도록 그 크기가 정해진다. 이 시스템은 특히 마스크 프레임 조립체의 열 사이클 중에 섀도우 마스크에서의 인장을 유지하여 마스크의 균일한 크리프(creep)가 발생되고 마스크의 차등 크리프(differential mask creep)에 의해 발생되는 마스크 주름이 제거되도록 설계된다.
도 1은 직사각형 화면 패널(14)과 직사각형 펀넬(funnel)(18)에 의해 연결된 원통형 네크(neck)(16)를 포함하는 유리 엔빌로프(glass envelope)(12)를 갖는 음극선관(10)을 도시하고 있다. 펀넬(18)은 양극 버튼(anode button)(20)에서 네크(16)로 이어지는 내부 전도 코팅(internal conductive coating)(도시되지 않음)을 갖는다. 패널(14)은 유리 프릿(frit)(26)에 의해 펀넬(18)에 밀봉되는 주변 플랜지 또는 측벽(24)과 시청면(viewing surface)(22)을 포함한다. 삼색의 형광체 스크린(28)은 화면 패널(14)의 내부면에 의해 지지된다. 스크린(28)은 트라이어드(triads)에 배치된 형광체 라인(line)을 갖는 라인 스크린인데, 각 트라이어드는 각각의 삼원색으로 된 형광체 라인을 포함한다. 인장 마스크(30)는 스크린(28)에 대해 미리 결정된 간격으로 떨어져서 분리 가능하게 장착된다. 마스크는 인장 초점 마스크(도시되지 않음)이거나 인장 마스크(도 2에 전체적으로 도시됨)일 수 있다. 전자총(32)(도 1의 점선으로 개략적으로 도시됨)은 네크(16) 내의 중앙에 장착되어 인장 마스크(30)를 통하여 스크린(28)으로 가는 수렴 경로(convergent path)를 따르는 3개의 인라인(inline) 전자빔, 즉, 중앙빔 및 2개의 측부빔을 생성시킨다.
음극선관(10)은 펀넬에서 네크 연결부까지의 근방에 도시된 요크(34)와 같은 외부 자기 편향 요크와 함께 사용되도록 설계된다. 요크(34)가 활성화되면, 이는 3개의 빔이 자기장의 영향을 받게 하여 빔이 스크린(28)에 대해서 직사각형 래스터(raster)로 수평 및 수직하게 주사되게 한다.
도 2에 보다 상세하게 도시된 인장 마스크(30)는 2개의 장측(36,38)과 2개의 단측(40,42)을 포함한다. 인장 마스크(30)의 2개의 장측(36,38)은 음극선관의 중앙 주축(X)에 평행하고 2개의 단측(40,42)은 음극선관의 중앙 부축(Y)에 평행하다. 인장 마스크(30)는 마스크의 부축에 평행한 복수의 기다란 슬릿(slit)을 갖는 복수의 금속 스트립 또는 스탠드(stand)(44)를 포함하는 개구부를 포함한다.
도 3은 도 2의 인장 마스크(30)를 지지하는 본 발명의 마스크 프레임 조립체(300)의 부분 사시도이다. 도 3에 도시된 조립체(300) 부분은 마스크 프레임 조립체(300)의 모든 4개의 코너에서 반복된다.
본 발명은 강철 마스크 프레임(306) 및 INVAR(등록 상표)와 같은 저 팽창율의 철 니켈 합금 물질로 된 인장 마스크(30)로 구성된 마스크 프레임 조립체를 갖는 음극선관에 사용되는 인장 마스크를 위해 개발되었다. 마스크 프레임 조립체(300)에 대해서, 인장 마스크(30)의 열 팽창율과 마스크 프레임(306)의 열 팽창율 사이에는 큰 차이가 존재한다. 이로 인하여, 인장 손실이 발생하거나 주름지게 되는 음극선관의 제작 도중에는 인장 마스크(30)에 과잉의 응력이 초래된다. 이 조건은 도 4의 라인(501)으로 도시된다.
본 발명은 인장 마스크(30)가 마스크 프레임(306)에 용접될 때, 인장 마스크(30)의 인장 수준(도 4의 라인 502)을 인장의 본래 수준(도 4의 라인 503)으로 유지하기 위해 마스크 프레임(306)에 저 팽창율의 브레이스(brace)(308)를 제공한다. 이러한 타입의 인장 조절은 음극선관의 열 공정 중에 인장 마스크(30)의 인장을 통상적으로 해제할 때 바람직하다. 통상적인 인장 해제(도 4의 라인 504)로인하여 열 공정 중에는 인장 마스크(30)에 큰 인장 구배가 발생되는데, 이로써 차등적인 크리프(differential creep)에 의해 발생되는 주름이 생길 수 있다. 즉, 마스크 주축을 따라 균일하지 않는 크리프가 균형 잡히지 않은 상태로, 주름을 발생시키는 포이즌 효과(poison effect)를 일으킨다.
마스크 프레임 조립체(300)의 요소는 한 세트의 중공 강철 프레임 요소(steel hollow frame elements)(324)를 포함하는데, 이는 마스크 프레임(306)의 단측과 각 프레임 요소(324)의 각 단부에 부착되는 한 세트의 스탠드오프(304)를 형성한다. 프레임 조립체(300)는 삼각형 모양의 횡단면을 갖는 지지 구조인 2개의 장측을 포함하는데, 이것은 이 후에 삼각형 박스(310)로 지칭된다. 강철 삼각형 박스(310)는 직각 삼각형 형태의 강철 시트 금속으로 형성된다. 삼각형 박스(310)의 제 1 측부(레그)(312)는 완벽한 직사각형 프레임을 형성하는 스탠드오프(304)에 부착되기 때문에, 삼각형 삼각형 박스(310)의 제 2 측부(레그)(314)는 이런 방법으로 마스크 프레임(306)에 수직하게 되고, 상기 삼각형의 사변(316)은 프레임 조립체(300)에 대해 안쪽으로 접한다. 삼각형 박스(310)는 심(seam), 레이저, 스폿(spot), 압정(tack) 또는 저항 용접(resistance welding) 방법에 의해 강철 스탠드오프(304)에 부착될 수 있는데, 상기 방법에 국한되는 것은 아니다.
삼각형 박스(310)가 스탠드오프(304)에 부착된 후, INVAR(등록 상표)와 같은 저 팽창율 물질로 구성된 블레이드(302)가 수직하게 배향되고 삼각형 박스(310)의 제 2 측부(314) 근방에서 평행하게 부착된다. 블레이드(302)는 마스크 프레임(306)과 인장 마스크(30) 사이의 경계면으로 사용된다. 도 2에 도시된 인장 마스크(30)는 블레이드(302)의 블레이드 상단면(322)에 용접되지만, 명확함을 위하여 여기에는 도시되지 않는다.
INVAR(등록 상표)와 같은 낮은 열 팽창 계수 물질로 제조된 브레이스(308)는 두께부와 2개의 단부(308A,308B)를 갖는 직사각형의 스트립(strip)이다. 일단부(308A)는 프레임 요소(324)의 프레임 요소 상단면(325)에 부착된다. 타단부(308B)는 삼각형 박스(310)의 사변(316)에 부착된다. 브레이스(308)는 심, 스폿, 압정 또는 저항 용접에 의해 삼각형 박스(310)와 프레임 요소(324)에 부착될 수 있다. 모두 4개인 브레이스(308)는 인장 마스크(30)의 인장을 유지하기 위하여 프레임 주위에 사용된다.
이 마스크 프레임 조립체(300)는 다음과 같은 기능을 한다. 즉, 제조 또는 작동 중에 화상관이 가열되는 열 공정 중에, INVAR(등록 상표) 브레이스(308)와 단측 강철 프레임 요소(324) 사이에서 열 팽창 부정합(mismatch) 및 형상 분리(geometric separation)가 일어나면, 가열될 때 삼각형 박스(310)가 내부적으로 스탠드오프(304) 주위를 회전하게 된다. 브레이스(308)는 삼각형 박스(310)의 내부 회전이 프레임 요소(324)의 팽창을 보상함으로써, 섀도우 마스크(30)의 용접시의 인장을 유지하도록 그 크기가 정해진다. 브레이스(308)가 삼각형 박스(310)의 회전을 보상하고 마스크 프레임 조립체(300)의 팽창율은 유지되기 때문에, 섀도우 마스크(30)는 가열 동안 내내 그리고 가열 후에도 원래의 인장을 유지한다. 즉, 인장은 열 사이클 전에 감소되지 않았으며, 열 사이클 후에 증가되지도 않았다. 저합금강의 열 팽창 계수(12.0 ×10-6/℃)에 비해 보다 낮은 INVAR(등록 상표)의 선형 열 팽창 계수(1.6 ×10-6/℃)로 인하여 적은 중요 부분 또는 영역에만 INVAR(등록 상표)를 사용하는 것이 가능하고, 대부분의 강철 마스크 프레임 조립체(300)에 INVAR(등록 상표)로 된 마스크 프레임의 팽창 특성을 제공하게 된다. 이로써 제조 중에 사용되는 INVAR(등록 상표) 물질의 양이 줄어들게 되어, 전체 비용이 감소된다.
본 발명의 가르침을 포함하는 실시예가 상세하게 도시되었고 설명되었으므로, 당업자들은 다른 많은 변형 실시예를 용이하게 생각해낼 수 있지만, 이러한 많은 변형 실시예는 본 발명의 사상에서 벗어남 없이 본 발명의 가르침을 여전히 포함하는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 음극선관의 섀도우 마스크에서 인장을 유지하는 장치에 사용 가능하다.

Claims (8)

  1. 스크린(28)에 대해 일정한 간격만큼 떨어져 장착된 마스크 프레임 조립체(mask frame assembly)(300)를 갖는 음극선관(10)으로서,
    상기 마스크 프레임 조립체는
    인장 마스크(tension mask)(30)와,
    주변 프레임(306) 및 상기 인장 마스크와 상기 프레임을 연결하는 적어도 하나의 주변 삼각형 박스(peripheral tribox)(310)와,
    상기 조립체와는 다른 열 팽창 계수를 갖는 브레이스 부재(brace member)(308)로서, 상기 브레이스 부재가 적어도 하나의 주변 삼각형 박스의 마주보는 단부에서 상기 조립체에 부착됨으로써 상기 적어도 하나의 삼각형 박스는 음극선관 작업 도중에 일어나는 온도 변화로 인해 발생하는 상기 브레이스와 상기 조립체의 팽창 계수 차이에 의해 구부러지게 되는, 브레이스 부재(308)를
    포함하는, 음극선관.
  2. 제 1항의 마스크 프레임 조립체에 있어서, 상기 삼각형 박스는 일반적으로 제 1 측부(312) 및, 상기 제 1 측부에 수직하게 부착되는 제 2 측부(314) 및, 보통 삼각형을 형성하기 위해 상기 제 1 및 제 2 측부 사이에서 이어지는 사변측(hypotenuse side)(316)을 포함하는 삼각형 모양의 횡단면을 갖는, 마스크 프레임 조립체.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 마스크를 상기 삼각형 박스에 부착하기 위하여 상기 각 삼각형 박스의 상기 제 1 측부에 부착되는 블레이드(blade)(302)를 더 포함하는, 마스크 프레임 조립체.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 블레이드와 브레이스 부재는 유사한 열팽창 계수를 갖는, 마스크 프레임 조립체.
  5. 펀넬(funnel)(18)과 상기 펀넬의 네크부(16)에 배치되는 전자총(32)과, 패널(14)과, 상기 패널 내부에 배치되는 형광체 스크린(28)을 갖는 칼라 음극선관(10)을 위한 마스크 프레임 조립체(300)로서,
    상기 형광체 스크린의 근방에 배치되는 마스크(30)와,
    마주보는 한 쌍의 제 1 측부(36,38)와 마주보는 한 쌍의 제 2 측부(40,42)에 의해 한정되는 실질적으로 직사각형 모양인 프레임(306)과,
    쌍으로 된 상기 제 1 측부를 따라서 형성된 삼각형 박스(310)로, 상기 마스크는 미리 결정된 인장이 상기 마스크에 가해지는 조건 하에서 상기 삼각형 박스에 고정되는, 삼각형 박스(310)와,
    각각의 상기 삼각형 박스와 상기 프레임 각각의 상기 제 2 측부에 연결되는 적어도 하나의 브레이스(308)로서, 상기 삼각형 박스의 팽창 계수가 상기 브레이스와 달라서, 음극선관 작업 도중에 상기 마스크 프레임 조립체가 가열될 때, 상기프레임의 팽창에 의해 상기 삼각형 박스가 구부러지게 되는, 적어도 하나의 브레이스를
    포함하는, 마스크 프레임 조립체.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 삼각형 박스와 상기 쌍으로 된 제 1 측부 사이에 삽입된 스탠드오프(304)를 더 포함하는, 마스크 프레임 조립체.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 스탠드오프의 팽창 계수는 상기 대체로 직사각형 모양 프레임의 팽창 계수와 유사한, 마스크 프레임 조립체.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 마스크를 상기 삼각형 박스에 고정하기 위한 상기 삼각형 박스로부터 뻗는 적어도 하나의 블레이드 부재를 더 포함하는, 마스크 프레임 조립체.
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