KR20030095623A - 음극선관용 마스크 조립체 - Google Patents

음극선관용 마스크 조립체 Download PDF

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Abstract

인장 마스크 용접 공정에서의 소성 변형량을 최소화 할 수 있는 강성 부재를 갖는 음극선관용 마스크 조립체에 관한 것으로, 본 발명의 마스크 조립체는, 전자빔이 통과되는 색 선별 전극으로서의 인장 마스크와; 수직방향으로 인장력이 가해진 인장 마스크를 지지하기 위하여 상기 인장 마스크의 장변부와 마주하도록 배치되며 마스크 면에 수직한 고정부에서 마스크와 용접되는 한쌍의 지지부재 및 상기 지지부재를 일체로 연결하는 한쌍의 강성부재를 포함하는 마스크 프레임;을 포함하며, 상기 강성부재는 마스크 면에 수직한 한쌍의 수직부와, 벤딩부에서 상기 수직부에 대해 직각 방향으로 절곡된 수평부를 구비하는 중공형 빔으로 이루어지고, 상기 벤딩부, 수평부, 또는 벤딩부와 수평부에는 벤딩부의 강성을 보강하기 위한 보강부가 일체로 형성된다.

Description

음극선관용 마스크 조립체{MASK ASSEMBLY FOR CATHODE RAY TUBE}
본 발명은 인장 마스크 및 이를 지지하는 마스크 프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인장 마스크 용접 공정에서의 소성 변형량을 최소화 할 수 있는 강성 부재를 갖는 음극선관용 마스크 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 음극선관은 전자총에서 방출된 전자빔으로 형광막 스크린을 발광시켜 소정의 화면을 구현하는 표시장치로서, 전자총에서 방출된 세줄기 전자빔을 형광막 스크린내 해당 R, G, B 형광막으로 분리시키기 위하여 형광막 스크린 내측에 색선별 전극인 섀도우 마스크와, 이를 지지하기 위한 마스크 프레임을 구비한다.
상기 섀도우 마스크는 극히 얇은 두께의 알루미늄 킬드(AK)강 또는 인바(INVAR)강에 공지의 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 다수개의 빔통과용 어퍼쳐를 형성한 다음, 드로잉(drawing)하여 최종 형상으로 완성된다.
이러한 섀도우 마스크는 넓은 면적에 비해 두께가 극히 얇고, 수십만개의 빔통과용 어퍼쳐가 형성되어 있기 때문에, 강도가 극히 약하여 외부 충격에 의해 꺼짐이 일어나거나 전자빔의 지속적인 주사에 의해 형광막 스크린을 향하여 열팽창하는 소위 도밍(doming) 현상을 일으킨다.
이와 같이 섀도우 마스크가 변형되거나 도밍 현상을 일으키면, 빔통과용 어퍼쳐의 위치가 변하여 전자빔의 정확한 색분리를 방해하므로 화면의 색순도를 저하시키게 된다.
따라서 상기한 단점을 극복하고 화면의 대형 및 평면화 추세에 대응하기 위하여, 인장력이 가해진 상태에서 마스크 프레임에 고정되는 인장 마스크가 개발되었다.
도 1은 인장 마스크와 종래 기술에 의한 마스크 프레임의 결합 사시도로서, 인장 마스크(102)는 그 내부로 다수개의 빔통과용 어퍼쳐(102a)를 형성하며, 주로 수직 방향(도면에서 Y축 방향)으로 인장된 상태에서 마스크 프레임(104)의 지지부재(106)에 고정된다. 상기 지지부재(106)는 마스크(102) 면과 수직한 고정부에서 마스크(102)와 용접되며, 한쌍의 강성부재(108)에 의해 일체로 연결되어프레임(104)을 구성한다.
이에, 도 2를 참조하여 상기한 인장 마스크(102)와 마스크 프레임(104)을 조립하는 과정을 살펴보면, 먼저 지지부재(106)에 일정한 크기의 힘(F)을 가하여 상기 지지부재(106)를 서로 근접하는 방향으로 가압한다. 이때, 지지부재(106)를 지지하는 강성부재(108)는 점선으로 도시한 바와 같이 벤딩부(108a)를 중심으로 탄성 변형된다. 이 상태에서 인장 마스크(102)를 지지부재(106)에 용접 고정하고, 지지부재(106)에 인가된 힘(F)을 제거한다. 이와 같이 하면, 상기 강성부재(108)는 가압시의 변형 방향과 반대 방향으로 복원되는데, 이때, 상기 강성부재(108)는 인장 마스크(102)의 저항력과 평행을 이루는 위치까지 복원된다.
이러한 구성의 마스크 조립체는 도 6에 도시한 바와 같이, 지지부재(106) 끝단에서 대략 4mm 정도의 소성 변형량이 발생되고, 지지부재(106)의 길이방향 중심부에서 대략 8mm 정도의 소성 변형량이 발생되는 것을 알 수 있다. 여기에서, 상기 소성 변형량은 인장 마스크(102) 용접 공정에서 지지부재(106)에 가해지는 힘과 동일한 힘(F)을 지지부재(106)에 인가한 후 이 힘(F)을 제거한 상태에서 측정한 지지부재(106)간의 거리와, 상기 힘(F)을 인가하기 전 상태에서 측정한 지지부재(106)간의 거리의 차이를 나타내는 것이다. 그리고, 상기한 소성 변형량은 지지부재(106)의 길이방향을 따라 8지점에서 측정하였다.
이에 상기 도 6을 참조하면 종래의 마스크 프레임이 지지부재(106)의 끝단 및 중심부에서 각각 4mm, 8mm 정도로 소성 변형된 것은 강성부재(108)의 제조시 벤딩부(108a)에서 함몰이 발생되어 상기 함몰된 벤딩부(108)의 강성이 저하됨으로 인해 발생되는 현상으로 판단되는바, 이러한 종래의 마스크 프레임(104)은 인장 마스크(102)의 용접 전과 후에 있어서 마스크 프레임(104)의 형상에 큰 차이가 발생하므로 용접 후 인장 마스크(102)의 형상 및 곡률 패턴을 예측하기 힘들며, 인장 마스크(102)에 충분한 인장력을 인가할 수 없으므로, 마스크(102) 내부의 인장 응력이 감소하는 결과를 나타낸다.
그리고, 지지부재(106)의 끝단 및 길이방향 중심부에서 발생한 소성 변형량의 차이는 강성부재(108)가 지지부재(106)의 끝단 부위에 고정되어 있기 때문에 발생되는 현상인데, 상기와 같이 지지부재(106) 끝단과 길이방향 중심부에서의 소성 변형량이 큰 차이로 발생되면 인장 마스크(102)가 받는 장력도 수평방향(X축방향)으로 차이가 크게 발생하여 인장 마스크(102)의 부위별 장력 차이로 인해 고유 진동 주파수 차이가 발생하게 된다.
따라서, 스피커에서 나오는 음파의 영향으로 인장 마스크가 공진할 경우, 빔 통과용 어퍼쳐와 형광면 사이의 상대적 위치가 변화되고, 이로 인해 전자빔의 타격 위치가 변화되어 화질 열화가 발생된다.
이에, 상기한 진동 특성으로 인한 화질 열화를 방지하기 위해서는 마스크(102)에 보다 강한 장력을 걸어주어야 하지만, 상기한 구조의 마스크 프레임(104)으로는 위에서 설명한 바와 같이 충분한 장력을 지지할 수 없으므로 인장력 강화에 의한 진동 특성 개선에는 일정한 한계를 갖는다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인장 마스크 용접 공정시에 발생되는 소성 변형량을 최소화 함으로써, 진동 특성 저하로 인한 화질 열화를 방지할 수 있는 음극선관용 마스크 조립체를 제공함을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
전자빔이 통과되는 색 선별 전극으로서의 인장 마스크와;
수직방향으로 인장력이 가해진 인장 마스크를 지지하기 위하여 상기 인장 마스크의 장변부와 마주하도록 배치되는 한쌍의 지지부재 및 상기 지지부재를 일체로 연결하는 한쌍의 강성부재를 포함하는 마스크 프레임;
을 포함하며, 상기 강성부재는 마스크 면에 수직한 한쌍의 수직부와, 벤딩부에서 상기 수직부에 대해 직각 방향으로 절곡된 수평부를 구비하는 중공형 빔으로 이루어지고, 상기 벤딩부, 수평부, 또는 벤딩부와 수평부에는 벤딩부의 강성을 보강하기 위한 보강부가 일체로 형성되는 마스크 조립체를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 보강부는 중공부 내측을 향해 돌출된 엠보싱으로 이루어지며, 상기 엠보싱은 수평부의 길이방향으로 장경을 갖는 타원형 또는 직사각형으로 형성된다.
이때, 상기 엠보싱의 단경:장경의 비는 1:1.5 이상이 바람직하며, 엠보싱의 돌출 깊이는 0.1∼1.5mm의 범위 내에서 형성하는 것이 바람직하다.
이는, 상기 돌출 깊이가 0.1mm 이하인 경우에는 벤딩부의 강성 보강 효과가 극히 미미하고, 돌출 깊이가 1.5mm 이상인 경우에는 성형성이 저하되기 때문이다.
도 1은 종래 기술에 따른 음극선관용 마스크 조립체의 사시도.
도 2는 도 1의 측면도.
도 3은 일반적인 음극선관의 구성을 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 음극선관용 마스크 조립체의 사시도.
도 5는 도 4의 단면도.
도 6은 종래 및 본 발명에 따른 마스크 조립체의 소성 변형량을 비교하는 그래프.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스크 조립체를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 일반적인 음극선관의 단면도로서, 음극선관은 페이스 패널(12)과 펀넬(14)및 넥크부(16)가 결합하여 진공의 벌브(18)를 구성하며, 페이스 패널(12) 내면에는 R, G, B 형광막이 순차적으로 형성된 형광막 스크린(12')이 형성되고, 넥크부(16) 내주면에는 전자총(20)이 장착되어 형광막 스크린(12')을 향하여 R, G, B 형광막에 대응하는 세줄기 전자빔(B)을 방출한다.
그리고 펀넬(14)의 외주면에는 수평 및 수직 편향 자계를 형성하는 편향 요크(22)가 장착되어 전자빔(B)이 형광막 스크린(12')의 전면을 주사할 수 있도록 편향시키며, 페이스 패널(12) 내부에는 형광막 스크린(12')과 일정한 간격을 두고 다수개의 빔통과용 어퍼쳐(24a)가 형성된 마스크(24)가 장착되어 세줄기 전자빔(B)이 해당 R, G, B 형광막으로 정확하게 분리되도록 한다.
이 때 상기 마스크(24)는 적어도 한 방향으로 인장된 상태에서 프레임(26)에 고정되는 인장 마스크로서, 본 실시예는 보다 큰 장력을 지지할 수 있는 견고한 구조의 마스크 프레임(26)을 제공한다.
도 4 및 도 5는 인장 마스크와 본 실시예에 의한 마스크 프레임의 결합 사시도로서, 인장 마스크(24)는 주로 장변측, 즉 화면의 수직 방향(도면에서 Y축 방향)으로 인장되어 마스크 프레임(26)에 고정되며, 상기 프레임(26)은 장력이 가해진 인장 마스크(24)의 장변부와 마주하도록 도면에서 X축 방향으로 배치되는 한쌍의 지지부재(28)와, 이들 지지부재(28)를 일체로 연결하는 한쌍의 강성부재(30)로 구성된다.
그리고, 상기 강성부재(30)는 마스크(24) 면에 수직한 한쌍의 수직부(30a)와, 수직부(30a)를 연결하도록 벤딩부(30b)에서 절곡 형성된 수평부(30c)를 포함하는 대략 "∪"자 형상의 중공형 빔으로 이루어진다. 이때, 본 발명의 강성부재(30)는 수평부(30c)에 보강부를 구비하는데, 본 실시예는 상기한 보강부를 중공부 내측으로 돌출된 엠보싱(30d)으로 구성한다. 물론, 도 5에 점선으로 도시한 바와 같이 상기한 엠보싱(30d)을 벤딩부(30b)에 형성할 수도 있고, 벤딩부(30b)와 수평부(30c)에 모두 형성할 수도 있다. 그리고, 상기 엠보싱(30c)은 강성부재(30)를 벤딩 성형할 때 상기 강성부재(30)에 일체로 형성할 수 있다.
상기 엠보싱(30d)은 수평부(30c)의 길이방향으로 장경을 갖는 직사각형 또는 타원형 형상으로 이루어질 수 있는데, 도 4에는 직사각형의 엠보싱을 도시하였다. 이때, 상기 엠보싱(30d)은 0.1∼1.5mm의 돌출 깊이(d)로 중공부 내측을 향해 돌출+하도록 형성하는 것이 바람직한데, 이는 상기 돌출 깊이(d)가 0.1mm 이하인 경우에는 벤딩부(30b)의 강성 보강 효과가 극히 미미하고, 돌출 깊이(d)가 1.5mm 이상인 경우에는 엠보싱(30d)의 성형성이 저하되기 때문이다.
또한, 상기 엠보싱(30d)은 단경(d1):장경(d2)의 비가 1:1.5 이상이 바람직한데, 이는 도 6의 실험 결과를 참조하면 쉽게 알 수 있다.
도 6은 종래의 마스크 프레임과 본 발명의 실시예 1,2에 따른 마스크 프레임(32inch용 마스크 프레임)의 소성 변형량을 측정한 것으로, 도시한 바와 같이 엠보싱을 구비하지 않은 종래의 마스크 프레임은 지지부재의 끝단 및 길이방향 중심부에서 각각 4mm, 8mm 정도의 소성 변형량을 나타내었지만, 엠보싱(30d)을 구비하는 실시예 2의 마스크 프레임(26)은 지지부재(28)의 끝단 및 길이방향 중심부에서 각각 2mm, 4mm 정도의 소성 변형량을 나타내었다. 이와 같이, 실시예 2의 마스크 프레임(26)은 지지부재(28) 끝단 및 길이방향 중심부에서 종래 대비 각각 2mm, 4mm 만큼의 소성 변형량이 개선된 것을 알 수 있다. 따라서, 인장 마스크(24)의 용접 전후에 있어 마스크 프레임(26)의 소성 변형량이 최소화 되므로, 마스크 프레임(26)의 변형에 의한 열처리 공정 전후의 마스크 형상 및 인장력의 변화를 억제하며, 마스크(24)에 인가되는 장력을 강화시켜 음극선관의 진동 특성을 효과적으로 개선할 수 있는 장점을 갖는다.
상기 도 6에서, 실시예 1은 엠보싱(30d)을 단경:장경의 비가 1:1인 직사각형으로 형성한 것으로, 실시예 1의 엠보싱은 벤딩부의 강도 보강 효과가 극히 미미한 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 엠보싱은 단경:장경의 비가 1:1.5 이상인 직사각형 또는 타원형(실시예 2)으로 형성하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이와 같이 본 발명은 강성부재의 수평부에 강도 보강용 엠보싱을 상기 강성 부재와 일체로 형성함으로써 벤딩부에서 강성이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 이로서 마스크 용접 공정시 발생하는 마스크 프레임의 변형을 최소화할수 있으므로 열처리 공정 전후의 마스크 형상 및 인장력 변화를 억제할 수 있으며, 마스크 프레임이 보다 큰 장력을 지지할 수 있으므로 인장 마스크에 보다 큰 장력을 인가하여 음극선관의 진동 특성을 효과적으로 개선할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 전자빔이 통과되는 색 선별 전극으로서의 인장 마스크와;
    수직방향으로 인장력이 가해진 인장 마스크를 지지하기 위하여 상기 인장 마스크의 장변부와 마주하도록 배치되며 마스크 면에 수직한 고정부에서 마스크와 용접되는 한쌍의 지지부재 및 상기 지지부재를 일체로 연결하는 한쌍의 강성부재를 포함하는 마스크 프레임;
    을 포함하며, 상기 강성부재는 마스크 면에 수직한 한쌍의 수직부와, 벤딩부에서 상기 수직부에 대해 직각 방향으로 절곡된 수평부를 구비하는 중공형 빔으로 이루어지고, 상기 벤딩부, 수평부, 또는 벤딩부와 수평부에는 벤딩부의 강성을 보강하기 위한 보강부가 일체로 형성되는 음극선관용 마스크 조립체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 보강부는 중공부 내측을 향해 돌출된 엠보싱으로 이루어지는 음극선관용 마스크 조립체.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 엠보싱의 돌출 깊이는 0.1∼1.5mm의 범위 내에서 형성되는 음극선관용 마스크 조립체.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 엠보싱은 수평부의 길이방향으로 장경을 갖는 타원형 또는 직사각형으로 이루어지는 음극선관용 마스크 조립체.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 엠보싱의 단경:장경의 비는 1:1.5 이상으로 이루어지는 음극선관용 마스크 조립체.
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