KR100277798B1 - 음극선관 - Google Patents

Abstract

컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 전자빔의 궤도와 펀넬의 응력을 해석하므로 최적의 플루트부를 형성하여 비에스엔 현상을 해소하고 충분한 내기압강도를 갖도록, 내면에 스크린이 형성되는 패널과, 상기 패널에 연결되고 외주면 일부에 편향요크가 설치되는 펀넬과, 펀넬에 연결되고 내부에 전자총이 삽입 설치되는 넥크부를 포함하고, 펀넬은 편향요크가 설치되는 콘부의 외형을 넥크부쪽에서 패널쪽으로 갈수록 점차 원형에서 비원형으로 형성하고, 펀넬의 콘부는 대각방향의 모서리에 관축방향을 따라 내면에 형성되는 홈으로 이루어지는 플루트부를 포함하며,

관축에 수직한 평면에서 플루트부 홈의 끝점과 관축에 있는 원점을 이은 선이 대각방향의 축과 이루는 각을 플루트각이라 할 때, 펀넬의 콘부에서 변화하는 플루트각의 크기를 나타내는 곡선이 넥크시일면로부터 편향기준위치까지의 사이에서 적어도 하나의 극대값을 갖도록 플루트부를 형성하는 음극선관을 제공한다.

또 펀넬의 콘부에서 변화하는 플루트각의 크기를 나타내는 곡선이 편향기준위치로부터 변곡지점까지의 사이에서 단조감소하도록 플루트부를 형성한다.

Description

음극선관 {Cathode Ray Tube}

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 최적의 플루트부를 형성한 음극선관에 관한 것이다.

일반적으로 잘 알려진 바와 같이, 음극선관은 전자총에서 방출된 전자빔을 펀넬 외면에 장착되는 편향 요크에 의하여 형성되는 수평 및 수직 자계로 스크린에 대해 수평 및 수직 방향으로 편향시켜 스크린의 형광체에 랜딩되도록 함으로써 화상을 구현하는 전자관이다.

종래의 음극선관에 있어서, 편향 요크가 장착되는 펀넬의 콘(cone)부는 대략 원형으로 이루어지고 패널과 봉착되는 패널시일면에 근접하는 부위부터 사각형상으로 형성된다.

그런데 상기와 같은 음극선관에 있어서, 편향 요크에 의하여 편향되어 스크린의 코너부위에 도달될 전자빔이 펀넬의 넥크부측 내벽에 충돌하는 비에스엔(BSN;beam shadow neck) 현상이 발생하여 양호한 화상 구현이 어렵다는 문제가 있다.

특히 비에스엔 현상은 패널의 대각부에 대응되는 펀넬의 콘부에서 주로 발생하므로, 이를 방지하기 위하여 전자빔이 주로 충돌하는 대각부위에 홈을 형성한다.

이 펀넬 콘부의 대각부위에 형성하는 홈을 플루트(flute)부라 한다.

최근에는 상기와 같은 음극선관에 있어서 에너지절감 및 에너지효율의 향상을 위하여 소비전력을 낮출 것이 요구되며, 컴퓨터 등에 근접하여 사용하는 사용자의 건강을 위하여 전자파에 의한 영향을 최소화하도록 누설자계에 대한 규제가 강화되고 있다. 따라서 음극선관에 있어서 최대의 전력소비원인 편향 요크의 소비전력을 절감하는 일이 중요한 과제로 부각되고 있다.

그런데 품위 향상과 제품의 고급화를 위하여 스크린의 휘도를 향상시키고 고정세 화상을 실현하기 위해서는 편향 요크의 편향전력을 증대시킬 것이 요구된다.

즉 스크린의 휘도를 향상시키기 위해서는 최종적으로 전자빔을 가속하는 양극전자를 높여야 하는 데 이에 따라 가속되는 전자빔을 편향시키기 위한 편향전력의 증대가 요구되며, 고정세 화상을 실현하기 위해서는 편향주파수를 높여야 하는 데 이 경우에도 편향전력의 증대가 요구된다.

또 음극선관의 길이를 줄여 수상기를 박형으로 제조하기 위하여 광각도(예를 들면 100°, 110°등) 편향을 행하여야 하는 데, 이는 편향전력을 증대시키거나 편향감도를 향상시키는 것에 의하여 실현된다.

그러나 편향전력을 증대시키면 누설자계 및 소비전력의 상승 등이 문제로 제기되므로, 동일한 편향전력을 유지하거나 저감하면서도 스크린의 휘도를 향상시키고 고정세 화상을 실현하며 광각도 편향을 행할 수 있도록 편향감도 및 편향효율을 증진시키는 기술이 요구된다.

따라서 편향 요크가 장착되는 펀넬의 콘부 외주 형상을 넥크부측에서 패널측으로 갈수록 전자빔이 편향되어 진행하는 궤적과 유사하게 원형에서 타원 또는 장방형으로 변하도록 형성하여, 이 부위(편향 요크가 장착되는 콘부)의 크기를 최소화하는 것에 의하여 편향 요크를 전자빔에 근접하여 위치시키므로 편향감도 및 편향효율을 향상시키는 음극선관을 구성하는 기술이 제안되고 있다.

상기와 같이 구성되는 종래 펀넬의 콘부 외주형상을 타원 또는 장방형으로 형성하는 음극선관에 있어서는 대각부분의 두께를 두껍게 형성하면, 비에스엔 현상이 많이 발생하고, 편향감도가 저하된다.

또 대각부분의 두께를 얇게 형성하면, 펀넬의 내기압강도가 충분하지 않아 폭축의 우려가 높다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 전자빔의 궤도와 펀넬의 응력을 해석하므로 최적의 플루트부를 형성하여 비에스엔 현상을 해소하고 충분한 내기압강도를 갖는 음극선관을 제공하는 것이다.

본 발명이 제안하는 음극선관은 내면에 스크린이 형성되는 패널과, 상기 패널에 연결되고 외주면 일부에 편향요크가 설치되는 펀넬과, 상기 펀넬에 연결되고 내부에 전자총이 삽입 설치되는 넥크부를 포함하고,

상기 펀넬은 편향요크가 설치되는 콘부의 외형을 상기 넥크부쪽에서 패널쪽으로 갈수록 점차 원형에서 비원형으로 형성하고,

상기 펀넬의 콘부는 대각방향의 모서리에 관축방향을 따라 내면에 형성되는 홈으로 이루어지는 플루트부를 포함하며,

관축에 수직한 평면에서 상기한 플루트부 홈의 끝점과 관축에 있는 원점을 이은 선이 대각방향의 축과 이루는 각을 플루트각이라 할 때, 상기 펀넬의 콘부에서 변화하는 플루트각의 크기를 나타내는 곡선이 넥크시일면로부터 편향기준위치까지의 사이에서 적어도 하나의 극대값을 갖도록 상기한 플루트부를 형성한다.

또 상기 펀넬의 콘부에서 변화하는 플루트각의 크기를 나타내는 곡선이 편향기준위치로부터 변곡지점까지의 사이에서 단조감소하도록 상기한 플루트부를 형성한다.

도 1은 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예를 나타내는 반단면도.

도 2는 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예에 있어서 진공용기를 나타내는 후면사시도.

도 3은 도 2의 A-A 단면도.

도 4는 도 3의 B-B 단면도.

도 5는 도 4의 각 지점에서 자른 펀넬의 내면 형상을 나타내는 그래프.

도 6은 플루트각의 크기가 변화하는 곡선을 나타내는 그래프.

다음으로 본 발명에 따른 음극선관의 가장 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예는 내면에 스크린(3)이 형성되는 패널(2)과, 상기 패널(2)에 연결되고 외주면 일부에 편향요크(4)가 설치되는 펀넬(10)과, 상기 펀넬(10)에 연결되고 내부에 전자총(6)이 삽입 설치되는 넥크부(8)를 포함하고,

상기 펀넬(10)은 편향요크(4)가 설치되는 콘부(14)의 외형을 상기 넥크부(8)쪽에서 패널(2)쪽으로 갈수록 점차 원형에서 비원형으로 형성한다.

상기에서 패널(2) 또는 펀넬(10)의 패널(2)과 봉착되는 패널시일면(12)을 관축(Z축)에 대하여 수직하게 자른 단면에서, 서로 마주하는 모서리의 중심을 이은 선을 각각 수평축(X축), 수직축(Y축)이라 하고, 수평축(X축)과 수직축(Y축)이 만나는 관축(Z축)상의 점을 원점(O)이라 한다.

그리고 패널(2) 또는 펀넬(10)의 패널시일면(12)을 관축(Z축)에 대하여 수직하게 자른 단면에서, 관축(Z축)상의 원점(O)과 수평방향 모서리와 수직방향 모서리가 만나는 점을 연결시킨 선을 대각축(D축)이라 한다.

상기한 대각축(D축)이 수평축(X축) 또는 수직축(Y축)과 이루는 각(도 3에 있어서는 상기한 대각축(D축)이 수평축(X축)과 이루는 각)을 대각각(θ)이라 하면, 대각각(θ)은 스크린(3)의 종횡비 즉 영상비(aspect ratio)가 M:N이면 tanθ=N/M으로 나타내어진다.

본 발명에 따른 음극선관의 일실시예는 도 3∼도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 펀넬(10)의 콘부(14)가 대각방향의 모서리에 관축(Z축)방향을 따라 내면에 형성되는 홈(22)으로 이루어지는 플루트부(20)를 포함하며,

관축(Z축)에 수직한 평면(X-Y 평면)에서 상기한 플루트부(20) 홈(22)의 끝점과 관축(Z축)에 있는 원점(O)을 이은 선이 대각축(D축)과 이루는 각을 플루트각(θ_f)이라 할 때, 상기 펀넬(10)의 콘부(14)에서 플루트각(θ_f)이 변화하는 크기를 나타내는 곡선이 넥크시일면(16)로부터 편향기준위치(RL)까지의 사이에서 적어도 하나의 극대값을 갖도록 상기한 플루트부(20)를 형성한다.

상기에서 편향기준위치(RL; reference line)는 패널(2)의 스크린 대각방향 양 꼭지점에서 관축(Z축)과 형성하는 각도가 각각 최대편향각의 반(1/2)이 되도록 관축(Z축)으로 직선을 연결하는 경우 두 직선이 관축(Z축)상에서 만나는 지점의 관축(Z축)에 대하여 수직한 평면(X-Y 평면)을 가리킨다.

상기한 플루트각(θ_f)은 컴퓨터 시뮬레이션에 의하여 다음의 수학식 1과 같은 범위에서 크기가 변화하도록 형성되는 것이 비에스엔 현상이 발생하지 않으면서 펀넬(10)의 내기압강도 특히 펀넬(10) 대각부위의 내기압강도가 폭축이 발생하지 않을 정도로 충분하므로 바람직하다.

θ-3.7≤θ_f≤θ+3.7

상기한 플루트부(20)의 홈(22)은 넥크시일면(16)으로부터 패널(2)쪽으로 갈수록 점점 커지다가 작아지도록 형성하고, 상기한 플루트부(20) 홈(22)의 최대 크기인 최대 플루트각(θ_f)은 상기한 수학식 1을 벗어나지 않도록 형성한다.

상기한 수학식 1에 나타낸 바와 같이 플루트각(θ_f)의 변화 범위는 -3.7∼+3.7°이며, 이는 전자빔의 궤적을 컴퓨터를 이용하여 시뮬레이션함에 의하여 산출된다.

즉 컴퓨터 시뮬레이션에 의하면 전자빔이 펀넬(10)의 대각부에서 편향될 때의 편차가 대략 3.7°이내에서 이루어지는 것으로 나타나므로, 플루트각(θ_f)의 변화는 상기한 수학식 1의 범위에서 이루어지면, 비에스엔(BSN)을 방지할 수 있다.

따라서 도 5에 나타낸 바와 같이 상기한 플루트부(20)의 끝점을 이은 플루트선(28)이 굴곡을 갖는 곡선으로 나타난다.

도 5는 펀넬(10)의 콘부(14)를 여러지점(예를 들면 도 4에 나타낸 바와 같이 넥크시일면(16), C-C 지점, D-D 지점, 편향기준위치(RL), 변곡지점(TOR) 등)에서 관축(Z축)에 대하여 수직하게 자른 단면으로 펀넬(10)의 내면 형상을 겹쳐서 나타낸 것이다.

도 6은 가로축을 관축(Z축)으로 하고, 세로축을 플루트각(θ_f)의 크기로 한 다음, 관축(Z축)방향을 따라 넥크시일면(16)으로부터 패널(2)쪽으로 진행하면서 변화하는 플루트각(θ_f)의 크기를 그래프로 나타낸 것이다.

따라서 상기한 플루트부(20)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 넥크시일면(16)로부터 편향기준위치(RL)까지의 사이에서 적어도 하나의 극대값을 갖도록 플루트각(θ_f)의 크기를 변화시키면서 홈(22)을 형성한다.

또 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예는 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 펀넬(10)의 콘부(14)에서 변화하는 플루트각(θ_f)의 크기를 나타내는 곡선이 편향기준위치(RL)로부터 변곡지점(TOR)까지의 사이에서 단조감소하도록 상기한 플루트부(20)를 형성한다.

상기에서 변곡지점(TOR; top of round)은 펀넬(10) 내면이 패널(2)과 연결되는 패널시일면(12)으로부터는 오목하게 형성되고, 넥크부(8)와 연결되는 넥크시일면(16)으로부터는 볼록하게 형성되는 데, 오목하게 형성되는 부분과 볼록하게 형성되는 부분이 연결되는 지점의 X-Y 평면을 가리킨다.

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.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 음극선관에 의하면, 비에스엔 현상을 방지하면서 내기압강도를 충분히 유지하도록 최적의 플루트부를 형성하는 것이 가능하다.

Claims (3)

1. 내면에 스크린이 형성되는 패널과, 상기 패널에 연결되고 외주면 일부에 편향요크가 설치되는 펀넬과, 상기 펀넬에 연결되고 내부에 전자총이 삽입 설치되는 넥크부를 포함하고,

   상기 펀넬은 편향요크가 설치되는 콘부의 외형을 상기 넥크부쪽에서 패널쪽으로 갈수록 점차 원형에서 비원형으로 형성하고,

   상기 펀넬의 콘부는 대각방향의 모서리에 관축방향을 따라 내면에 형성되는 홈으로 이루어지는 플루트부를 포함하며,

   관축에 수직한 평면에서 상기한 플루트부 홈의 끝점과 관축에 있는 원점을 이은 선이 대각방향의 축과 이루는 각을 플루트각이라 할 때, 상기 펀넬의 콘부에서 변화하는 플루트각의 크기를 나타내는 곡선이 넥크시일면로부터 편향기준위치까지의 사이에서 적어도 하나의 극대값을 갖도록 상기한 플루트부를 형성하는 음극선관.
2. 제1항에 있어서, 상기 펀넬의 콘부에서 변화하는 플루트각의 크기를 나타내는 곡선이 편향기준위치로부터 변곡지점까지의 사이에서 단조감소하도록 상기한 플루트부를 형성하는 음극선관.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펀넬의 콘부에서 변화하는 플루트각의 크기는 다음의 수학식 2를 만족하는 음극선관.

   θ-3.7≤θ_f≤θ+3.7

   상기에서 θ는 영상비가 M:N일 때 tanθ=N/M을 만족하는 대각각이고, θ_f는 관축에 수직한 평면에서 상기한 플루트부 홈의 끝점과 관축에 있는 원점을 이은 선이 대각축과 이루는 플루트각이다.