KR100396623B1 - 음극선관용 패널 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로, 특히 패널의 스커트부 단면의 두께를 최적의 상태로 설계함으로써 음극선관 진공시 패널에 걸리는 응력을 효과적으로 분포시켜서 안정적인 방폭특성을 갖는 칼라 음극선관에 관한 것이다.

본 발명의 기술적 수단은 외면의 곡률반경이 실질적으로 평면인 패널을 포함하는 칼라 음극선관에 있어서, 상기 패널의 단변, 장변, 대각 블랜드 반경의 중심을 지나며 관축에 수직인 스커트부의 단면 두께를 각각 Tx, Ty, Td라고 할 때, 하기 식을 동시에 만족하는 것을 특징으로 한다.

Ty / Td ≥ 1.25, Ty / Tx ≥ 1.10

본 발명은 음극선관의 진공시에 발생하는 응력 분포를 균일하게 하고, 특히 패널 전면의 장변 끝단부 응력을 최소화함으로써 외부의 충격이 가해질 때 외부 충격을 펀넬쪽으로 효과적으로 전달되도록 함으로써 안정된 방폭 특성을 가질 수 있다.

Description

음극선관용 패널 구조{A Pannel Structure of The Cathode-ray Tube}

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로, 특히 패널의 스커트부 단면의 두께를 최적의 상태로 설계함으로써 음극선관 진공시 패널에 걸리는 응력을 효과적으로분포시켜서 안정적인 방폭특성을 갖는 칼라 음극선관에 관한 것이다.

종래의 칼라 음극선관은 도 1에 도시된 바와 같이 내측면에 R, G, B의 형광막(1)이 도포되어 있고, 전면부에는 방폭수단이 고정되어 있는 패널(2)과, 상기 패널의 후단에 융착되어진 펀넬(3)과, 상기 펀넬의 네크부(4)에 삽입되어 전자빔(5)을 방사하는 전자총(6)과, 상기 판넬의 내측에 일정한 간격을 두고 장착되어 전자빔이 통과하도록 다수의 구멍이 형성된 새도우마스크(8)와, 상기 새도우마스크가 판넬 내면과 일정한 간격을 유지하도록 새도우마스크를 고정 지지하는 프레임(9)과, 상기 프레임에 부착된 스프링(10)과, 상기 패널에 장착되어 상기 스프링과 결합되는 스터드핀(11)과, 상기 전자빔을 상하좌우로 편향시키는 편향요크(7)와, 음극선관이 외부 지자기의 영향을 적게 받도록 차폐하는 자계쉴드(12)와, 상기 패널의 측면부 둘레에 설치되어 외부 충격을 방지하는 보강밴드(13)로 구성된다.

일반적인 패널의 제작 공정은 다음과 같다. 먼저 상하의 외부 금형이 겹쳐져서 패널의 외형을 형성하면 일정한 양의 유리물이 외형의 금형으로 투입되고, 전자빔이 타격할 형광체가 도포된 패널의 내면을 형성하는 내부 금형이 외부 금형과 일정한 간격을 유지하고 상하 방향으로 떡을 찍듯이 이동하여 패널을 형성하게 된다.

상기 패널은 음극선관 내부의 진공, 열공정 및 외부의 충격에 견딜 수 있는 충분한 두께를 가지도록 설계해야 하는데, 상기 패널의 두께는 패널의 내부 위치에 따라 각각 다른 값을 가지며 특히 패널의 중앙의 두께를 CFT(Center Face Thickness)라 한다.

상기에서 CFT가 얇을수록 진공강도나 외부 충격에 불리하여 음극선관 안전특성 중 하나인 방폭특성이 취약해진다. 그러나 CFT가 두꺼우면 진공강도나 외부충격에 대한 방폭특성은 좋지만 패널의 무게가 무거워져서 전체 음극선관의 무게가 증가하게 되고 패널의 광투과율이 저하되어 결과적으로 음극선관의 휘도를 저하시킨다. 패널의 스커트부 역시 두께가 두꺼울수록 진공 강도나 외부 충격에 대해서는 효과적이지만 무게 및 패널 전체의 크기가 증가하게 된다.

도 2에서 패널의 단변, 장변, 대각 블랜드 반경의 중심을 지나며 관축에 수직인 스커트부의 단면 두께를 각각 Tx, Ty, Td라고 할 때, 종래의 패널은 Ty / Td ≤ 1.20이고 Ty / Tx ≤ 1.10인 구조로 되어 있어서 스커트부의 두께를 증가시킴에도 불구하고 도 3a와 같이 패널 장변부 스커트의 중앙 부위에 응력이 집중되어 분포하였다. 따라서 보강 후에도 응력이 충분히 분산되지 못하여 충격이 가해질 경우에 충격에너지가 펀넬쪽으로 이동하지 못하게 됨으로써 파편 비산 등으로 인한 방폭특성의 저하가 나타났다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 패널의 스커트부 단면의 두께를 최적의 상태로 설계함으로써 음극선관 진공시 패널에 걸리는 응력을 효과적으로 분포시켜서 안정적인 방폭특성을 갖는 칼라 음극선관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 일반적인 음극선관의 구조도,

도 2 는 본 발명의 패널 구조도,

도 3a는 종래 기술의 응력 분포도 및

도 3b는 본 발명의 응력 분포도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 형광면 2 : 패널

3 : 펀넬 6 : 전자총

7 : 형광면 8 : 섀도우 마스크

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 외면의 곡률반경이 실질적으로 평면인 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색선별 역할을 하는 새도우마스크와, 상기 새도우마스크를 고정 지지하는 프레임을 포함하는 칼라 음극선관에 있어서, 상기 패널의 단변, 장변, 대각 블랜드 반경의 중심을 지나며 관축에 수직인 스커트부의 단면 두께를 각각 Tx, Ty, Td라고 할 때, 하기 식을 동시에 만족하는 것을 특징으로 한다.

Ty / Td ≥ 1.25, Ty / Tx ≥ 1.10

패널의 스커트 단면 두께는 음극선관의 진공시 각 부에 걸리는 응력의 분포와 직접적인 연관이 있으며, 따라서 본 발명에서는 각 부의 스커트 단면의 두께를 최적화함으로써 진공시에 발생하는 응력을 효과적으로 분산시켜서 안정된 방폭특성을 확보하고자 한다.

일반적으로 패널의 안전 규격의 하나인 방폭실험을 실시할 때, 무게 533g, 직경 51㎜의 볼을 134㎝ 높이에서 낙하시켜서 약 7J의 에너지로 음극선관의 패널 전면을 타격한 후 패널 상에 나타나는 크랙의 형태, 패널 조각의 비산거리와 패널 조각의 크기로써 안전성을 검토한다.

이러한 충격 실험의 경우 패널 전면을 직접 타격하는데, 이 때 충격 에너지가 펀넬 방향으로 이동할 경우에는 패널 파편의 비산이 발생하지 않지만 그 외의 경우에는 파편의 비산 또는 폭축으로 이어지게 된다.

그러므로 상기 충격 에너지가 펀넬쪽으로 쉽게 이동하도록 하기 위해서 패널의 응력분포를 적절히 조절해야 하는데, 상기 응력분포는 패널의 두께를 조절함으로써 조절할 수 있고, 특히 가장 큰 응력이 발생하는 패널 전면의 장변방향 끝단부와 장변부의 스커트 중앙부분에서의 응력 분포를 조절하는 것이 중요하다.

도 2는 본 발명의 구성을 설명하기 위해 각 부의 명칭을 나타낸 것으로서, 패널의 단변, 장변, 대각 블랜드 반경의 중심을 지나며 관축에 수직인 스커트부의 단면 두께를 각각 Tx, Ty, Td라고 하고, 패널의 실 엣지(Seal Edge)부의 두께를 Ts라고 한다.

본 발명에서는 실험을 통해 최적의 패널 두께를 알아보고자 각 스커트 부의 단면 두께를 변화시키면서 부위별로 발생하는 응력의 크기를 실험을 실시하였으며 그 결과는 [표 1]과 같다.

[표 1]

실시예	패널 두께[㎜]	Ty/Td	Ty/Tx	응력값[㎏f/㎣]
	Tx			Ty	Td	전면	스커트부
1	12.4	11.8	12.4	0.95	0.95	65.3	81.3
2	12.4	14.6	12.4	1.18	1.18	54.4	62.7
3	12.4	15.8	12.4	1.27	1.27	34.9	50.4
4	13.6	11.8	12.4	0.95	0.87	66.2	83.3
5	13.6	14.6	12.4	1.18	1.07	57.7	70.2
6	13.6	15.8	12.4	1.27	1.16	38.9	51.6
7	14.8	11.8	12.4	0.95	0.80	68.4	86.9
8	14.8	14.6	12.4	1.18	0.99	59.7	75.7
9	14.8	15.8	12.4	1.27	1.07	40.1	61.5

상기 표 1에 나타난 바와 같이 Ty/Td가 클수록 장변부 스커트의 응력은 감소하며, Ty/Tx가 클수록 패널 전면의 장변방향 끝단부의 응력이 감소한다. 그런데 실제 패널 설계에 있어서 패널의 외형 크기 및 화상이 형성되는 유효면의 크기 등으로 인해 Ty의 크기를 증가시키는 데 한계가 있다. 또한 패널 성형시의 문제점으로 인해 Td를 작게 하는 것도 제한된다.

따라서 상기와 같은 문제점을 고려하여 실험한 결과 Td가 실 엣지(Seal Edge)부 패널두께(Ts)의 1.3배 이하일 경우에는 스커트부와 곡면부와의 냉각 속도의 차이로 인한 크랙이 발생하였고, 1.3배 이상일 경우에 패널의 성형상에 문제가 발생하지 않았다.

상기 내용을 종합해 볼 때 각 부분의 패널 두께는 하기 식들을 만족하는 것이 바람직하다.

Ty / Td ≥ 1.25, Ty / Tx ≥ 1.1, Td / Ts ≥ 1.30

이때 장변 스커트부의 응력은 60kgf/㎟ 이하이고, 패널 전면의 장변 끝단부의 응력도 최소화 할 수 있으며, 이로 인해 음극선관의 진공시에 발생하는 응력을 전체적으로 균일하게 분포시키는 것이 가능해진다. 특히 패널 전면 장변 끝단부의 응력을 최소화함으로써 외부의 충격이 가해질 때 외부충격을 펀넬쪽으로 효과적으로 전달되도록 하는 것이 가능하고 안정된 방폭 특성을 가질 수 있다.

도 3 은 외면이 거의 평면인 칼라 음극선관용 패널에 대해서 진공 강도 해석을 수행한 결과를 나타낸 것으로, 도 3a는 종래기술에 대한 결과이고 도 3b는 본 발명에 대한 결과이다. 도 3a에 도시된 바와 같이 종래의 경우 장변의 중앙부 및 전면의 장변 방향 끝단부에 응력이 집중되어 있으며 단변부에는 응력이 상대적으로 작게 분포하는데 반해, 본 발명의 경우 패널의 두께를 조절함으로써 도 3b와 같이 종래에 비해 장변 중앙부의 응력 집중을 감소시켰으며, 특히 페이스면의 장변 방향 끝단부에 응력이 거의 발생하지 않는 것을 볼 수 있다.

본 발명은 상기와 같이 패널의 두께를 최적화함으로써 음극선관의 진공시에 발생하는 응력 분포를 균일하게 하고, 특히 패널 전면의 장변 끝단부 응력을 최소화함으로써 외부의 충격이 가해질 때 외부 충격을 펀넬쪽으로 효과적으로 전달되도록 함으로써 안정된 방폭 특성을 가질 수 있게 되었다.

Claims (2)

1. 외면의 곡률반경이 실질적으로 평면인 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색선별 역할을 하는 새도우마스크와, 상기 새도우마스크를 고정 지지하는 프레임을 포함하는 칼라 음극선관에 있어서,

   상기 패널의 단변, 장변, 대각 블랜드 반경의 중심을 지나며 관축에 수직인 스커트부의 단면 두께를 각각 Tx, Ty, Td라고 할 때, 하기 식을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.

   Ty / Td ≥ 1.25, Ty / Tx ≥ 1.10
2. 제 1항에 있어서,

   상기 패널 스커트부의 실 엣지(Seal Edge)부의 두께를 Ts라고 할 때, 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.

   Td / Ts ≥ 1.30