KR100309763B1 - 음극선관_ - Google Patents

Abstract

강도상 문제가 되는 부분인 펀넬 콘부의 내면을 편향기준위치와 변곡지점 사이의 영역에서 관축방향으로 두껍게 형성하여 충분한 내기압 강도를 유지하면서 편향감도 및 편향효율이 증대되도록, 내면에 스크린이 형성되는 패널과, 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, 콘부의 내면은 변곡지점과 편향기준위치 사이에서 대각방향 두께에 대한 장축방향 두께의 비가 1.03∼1.21이 되도록 형성하는 음극선관을 제공한다.

또 펀넬 콘부의 대각방향 두께가 패널과 연결되는 지점에서 넥크부와 연결되는 지점까지 비단조증가 또는 비단조감소 함수의 형상으로 변화하고, 이 부분에서 극대 또는 극소가 적어도 하나이상 존재하거나, 변곡지점에서 넥크부와 연결되는 지점 사이에 적어도 하나의 극값이 존재하도록 형성한다.

Description

음극선관

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 충분한 내기압 강도를 유지하면서 편향감도 및 편향효율이 증대되도록 펀넬을 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 전자관이며, 주로 칼라 텔레비젼이나 컴퓨터 모니터 등에 사용되고, 근래에는 스크린의 휘도 향상과 고정세 화상 등의 품위가 향상된 고품위 텔레비젼(HDTV)이나 사무자동화(OA) 기기 등의 모니터와 같이 고급화된 제품에도 적용된다.

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.

이를 위해 종래에는 음극선관의 넥크부 지름과 펀넬의 넥크부측 외경을 작게형성하여 편향 요크를 전자빔에 근접하게 위치시켜 전자빔에 대한 편향 요크의 편향감도 및 편향효율을 증진시키는 기술을 음극선관에 도입하고 있다. 그러나 이 기술에서는 스크린의 코너부위에 도달될 전자빔이 펀넬의 넥크부측 내벽에 충돌하는 비에스엔(BSN;beam shadow neck) 현상이 발생하여 양호한 화상 구현이 어렵다는 문제가 있다.

따라서 근래에는 상기한 문제점을 해소하기 위해, 편향 요크가 장착되는 펀넬의 콘(cone)부 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 향상시키고, 결과적으로 편향전력의 저감화와 전자빔의 충돌 방지를 동시에 만족시키는 음극선관을 구성하는 기술이 제안되고 있다.

그러나 상기한 기술에서는 펀넬의 콘부 외형을 장방형으로 형성하므로, 글라스체로 이루어지는 음극선관의 내기압 강도가 저하되어 상기 부위에 작용되는 압축응력(수평, 수직축 근방) 및 인장응력(대각축 근방)에 의해 폭축될 가능성이 높아지는 등 음극선관의 안전성에 문제를 일으킬 소지가 있다.

즉 펀넬의 콘부를 원형으로 형성하는 경우에는 회전대칭성으로 인하여 전체적으로 대칭을 이루며 응력을 받기 때문에 강도상의 문제가 적지만, 장방형으로 형성하는 경우에는 최대 응력이 콘부(특히 대각부)에 집중되기 때문에 강도(내기압 강도)에 문제가 발생하여 폭축이 발생할 우려가 있는 등 제조 및 안전성 면에서 문제점이 부각되고 있다.

그런데 최근에는 컴퓨터 시뮬레이션의 발달로 펀넬에 대한 응력해석이 가능하여 응력이 집중되는 부분을 정확하게 파악하는 것이 가능하고, 최적의 응력분포를 가진 펀넬의 형상을 찾아내는 것이 가능해지고 있다.

본 발명은 상기와 같이 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하는 점에 착안하여 발명된 것으로, 강도상 문제가 되는 부분인 펀넬 콘부의 내면을 편향기준위치와 변곡지점 사이의 영역에서 관축방향으로 두껍게 형성한 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 콘부의 내면은 변곡지점과 편향기준위치 사이에서 대각방향 두께에 대한 장축방향 두께의 비가 1.03∼1.21이 되도록 형성한다.

또 상기한 펀넬 콘부의 대각방향 두께가 상기 패널과 연결되는 지점에서 상기 넥크부와 연결되는 지점까지 비단조증가 또는 비단조감소 함수의 형상으로 변화하고, 이 부분에서 극대 또는 극소가 적어도 하나이상 존재하거나, 변곡지점에서 상기 넥크부와 연결되는 지점 사이에 적어도 하나의 극값이 존재하도록 형성한다.

도 1은 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예를 나타내는 반단면도.

도 2는 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예에 있어서 패널과 펀넬 및 넥크부를 나타내는 후면사시도.

도 3은 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예에 있어서 펀넬 콘부를 나타내는 도 2의 A-A 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예에 있어서 펀넬 콘부의 두께 변화를 나타내는 도 3은 B-B 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예에 있어서 펀넬 콘부의 대각방향 두께의 변화를 변곡지점으로부터 넥크시일면 사이에서 컴퓨터 시뮬레이션으로 해석하여 나타낸 그래프.

도 6는 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예를 컴퓨터 시뮬레이션으로 응력해석한 상태를 나타내는 그래프.

도 7은 종래 음극선관을 컴퓨터 시뮬레이션으로 응력해석한 상태를 나타내는 그래프.

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

먼저 도 1∼도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예는 내면에 스크린이 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 비원형(예를 들면 사각형상 등)으로 형성하고,

상기 콘부(14)의 내면은 변곡지점(TOR)과 편향기준위치(RL) 사이에서 대각방향 두께(Td)에 대한 장축방향 두께(Th)의 비가 1.03∼1.21이 되도록 형성한다.

즉 변곡지점(TOR)과 편향기준위치(RL) 사이에서 대각방향 두께(Td)에 대한 장축방향 두께(Th)의 비가 다음의 수학식 1을 만족하도록 상기 콘부(14)의 내면을 형성한다.

일반적으로 상기한 편향기준위치(RL; reference line)는 패널(2)의 스크린 대각방향 양 꼭지점에서 관축(Z)으로 관축(Z)과 형성하는 각도가 각각 최대편향각의 반(1/2)이 되도록 직선을 연결하는 경우 두 직선이 관축(Z)상에서 만나는 지점의 X-Y 평면을 가리킨다.

또 상기한 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.

다음의 표 1에는 컴퓨터 시뮬레이션에 의하여 변곡지점(TOR)과 편향기준위치(RL) 사이에서 대각방향 두께(Td)에 대한 장축방향 두께(Th)의 비를 변화시켰을 때의 최대응력을 나타낸다.

Td/Th	최대응력(㎏f/㎠)
0.8	107.0
0.9	100.3
1.0	93.6
1.1	87.5
1.2	81.3

상기한 표 1에 나타낸 바와 같이 Td/Th가 1.0, 1.1, 1.2일 때 최대응력이 낮음을 알 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예는 상기한 펀넬(10) 콘부(14)의 대각방향 두께(Td) 즉 펀넬(10) 콘부(14)의 내면 형상이 상기 패널(2)과 연결되는 패널시일면(12)에서 상기 넥크부(8)와 연결되는 넥크시일면(16)까지 비단조증가 또는 비단조감소 함수의 형상으로 변화하고, 패널시일면(12)에서 넥크시일면(16) 사이에서 극대 또는 극소가 적어도 하나이상 존재하도록 펀넬(10) 콘부(14)의 대각방향 내면을 형성한다.

더욱이 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예는 상기한 펀넬(10) 콘부(14)의 대각방향 두께(Td) 즉 펀넬(10) 콘부(14)의 내면 형상이 상기 패널(2)과 연결되는 패널시일면(12)에서 상기 넥크부(8)와 연결되는 넥크시일면(16)까지 비단조증가 또는 비단조감소 함수의 형상으로 변화하고, 변곡지점(TOR)에서 상기 넥크부(8)와 연결되는 넥크시일면(16) 사이에 적어도 하나의 극값이 존재하도록 펀넬(10) 콘부(14)의 대각방향 내면을 형성한다.

도 5에는 상기한 수학식 1을 만족하도록 컴퓨터 시뮬레이션으로 해석한 변곡지점(TOR)에서 넥크시일면(16) 사이의 대각방향 두께(Td)에 대한 그래프의 일예를 나타내는 데, 상기한 그래프에서는 변곡지점(TOR)에서 넥크시일면(16) 사이 더욱 상세하게는 편향기준위치(RL)와 넥크시일면(16) 사이에 하나의 극소점이 존재함을 알 수 있다.

상기에서는 편향기준위치(RL)와 넥크시일면(16) 사이에 하나의 극소점이 존재하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 변곡지점(TOR)에서 넥크시일면(16) 사이 또는 패널시일면(12)에서 넥크시일면(16) 사이에 하나이상의 극소점 및/또는 하나이상의 극대점이 존재하는 것도 가능하다.

도 6에는 상기와 같이 펀넬(10)의 콘부(14)를 형성하는 음극선관의 일실시예를 컴퓨터 시뮬레이션으로 응력해석한 그래프를 나타내고, 도 7에는 일반적인 종래 음극선관을 컴퓨터 시뮬레이션으로 응력해석한 그래프를 나타낸다.

도 7에 나타낸 바와 같이 일반적인 음극선관은 펀넬(10) 콘부(14)의 대각방향에 응력이 집중되어 최대값(MX)이 나타나지만, 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예는 도 6에 나타낸 바와 같이 펀넬(10) 콘부(14)에서도 응력이 넓게 분포하는 것으로 나타난다.

따라서 본 발명에 따른 음극선관의 경우에는 응력분포를 최적화할 수 있으므로 편넬(10) 콘부(14) 두께의 설정을 최적화할 수 있으며, 이에 따라 충분한 내긱압강도를 유지하면서 펀넬(10)의 콘부(14)를 비원형화(사각화)하는 것이 가능하다.

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, 컴퓨터 시뮬레이션을 도입하여 최적의 응력분포를 나타내는 펀넬 콘부의 대각방향 두께를 설정하는 것이 가능하므로, 충분한 내기압강도를 유지하면서 효율적으로 편향전력을 저감하고 편향효율을 극대화하는 것이 가능하다.

즉 최대 응력이 집중되는 펀넬 콘부의 대각방향 두께를 최적화하여 펀넬 콘부의 내면을 형성하는 것에 의하여 편향전력의 저감과 내기압강도를 동시에 만족시키는 음극선관을 제조하는 것이 가능하다.

Claims (2)

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 콘부는 변곡지점과 편향기준위치 사이에서 장축방향의 두께에 대한 대각방향의 두께의 비를 Td/Th라 할 때, 1.03≤Td/Th≤1.21의 조건을 만족하고, 상기한 펀넬 콘부의 대각방향 두께가 상기 패널과 연결되는 패널시일면에서 상기 넥크부와 연결되는 넥크시일면까지 비단조증가 또는 비단조감소 함수의 형상으로 변화하며, 패널시일면에서 넥크시일면 사이에 극대 또는 극소가 적어도 하나 이상 존재하도록 펀넬 콘부의 대각방향 내면을 형성하는 음극선관.
2. 제1항에 있어서, 상기한 펀넬 콘부의 대각방향 두께가 상기 패널과 연결되는 패널시일면에서 상기 넥크부와 연결되는 넥크시일면까지 비단조증가 또는 비단조감소 함수의 형상으로 변화하고, 변곡지점에서 상기 넥크부와 연결되는 넥크시일면 사이에 적어도 하나의 극값이 존재하도록 펀넬 콘부의 대각방향 내면을 형성하는 음극선관.