KR100426575B1 - 음극선관용 패널 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로, 특히 패널의 장변, 단변, 대각의 단면곡률반경을 최적의 상태로 설계하여 새도우마스크의 구조강도를 증가시키고 외부충격에 대한 신뢰성을 향상시키기 위한 칼라 음극선관에 관한 것이다.

본 발명의 칼라 음극선관은 패널 외면의 곡률반경이 30000㎜ 이상으로 설정되며, 상기 패널 내측의 화상이 표시되는 유효화면의 대각축상의 단면곡률반경을 Rd, 장변상의 외곽부단면곡률반경을 Rt, 단변상의 외곽부단면곡률반경을 Rs, 상기 유효화면의 중심을 지나고 장변과 평행한 x축 상의 단면곡률반경을 Rh, 및 상기 유효화면의 중심을 지나고 단변과 평행한 y축 상의 단면곡률반경을 Rv라 할 때, 다음식 0.98 < Rh / Rd < 1.02 와 0.95 < Rv / Rd < 1.04 및 0.98 < Rt / Rh < 1.02 와 0.98 < Rs / Rv < 1.05를 동시에 만족하며 패널 내면의 곡률이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 패널 내면곡률을 최적의 상태로 설계함으로써 대기압에 대한 내구성을 강화하고, 편향요크에 의한 편향시 지점별 거리차를 줄여서 랜딩 어긋남을 최소화하여 색순도를 향상시키고, 마스크의 구조강도를 충분히 확보하여 외부 충격에 대한 신뢰성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Description

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

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로, 특히 패널 내면 곡률을 최적의 상태로 설계하여 화상의 왜곡량을 최소화하여 고품위 화상을 구현하는 칼라 음극선관에 관한 것이다.

종래의 칼라 음극선관은 도 1에 도시된 바와 같이 내측면에 R, G, B의 형광막(1)이 도포되어 있고, 전면부에는 방폭수단(2)이 고정되어 있는 패널(3)과, 상기 패널의 후단에 융착되어진 펀넬(4)과, 상기 펀넬의 네크부(5)에 삽입되어 전자빔(6)을 방사하는 전자총(7)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 레일(9)과, 음극선관이 외부 지자기의 영향을 적게 받도록 차폐하는 자계쉴드(10)와, 상기 패널의 측면부 둘레에 설치되어 외부 충격을 방지하는 보강밴드(11)로 구성된다.

종래 기술에 있어서 상기 패널(3)의 내면곡률은 도 2에서 대각곡률반경(Rd)이 단변곡률반경(Rv)보다 크고 장변곡률반경(Rh)보다 작은 형태로 되어있다. 즉 Rh / Rd가 1.1 이상, Rv / Rd가 0.8 이하인 내면곡률을 가지고 있다. 그러나 종래 기술과 같이 장변, 단변, 대각 곡률반경의 차이가 크면 새도우마스크의 구조강도가 특히 코너부에서 낮아지므로 외부 충격에 의해 마스크가 쉽게 변형되어 드롭(Drop) 특성이 현저히 저하되고 이미지 왜곡이 일어난다.

또한 일반적인 음극선관에 있어서 전자빔이 수평방향 또는 수직방향으로 방출될 때 유효화면의 중앙부와 단변부 또는 장변부는 각각 편향중심으로부터의 거리가 다르기 때문에 표시면에 종선 또는 횡선을 표시할 때 선이 일그러지는 이미지 왜곡이 발생된다. 이러한 현상은 음극선관이 대형화, 평면화되는 추세에서 더욱 문제가 되고, 특히 CAD(Computer Aided Design) 등의 작업을 행하는 경우에 있어, 직선이 곡선 형태로 왜곡되거나 진원(眞圓)이 타원 형태로 일그러지는 현상이 나타나서 작업성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 패널의 장변, 단변, 대각의 단면곡률반경을 최적의 상태로 설계하여 새도우마스크의 구조강도를 증가시키고 외부충격에 대한 신뢰성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

도 1은 칼라음극선관의 단면도,

도 2는 패널의 투시도,

도 3은 패널 내면 곡률반경에 따른 마스크 구조강도를 나타내는 도,

도 4는 패널 내면 곡률반경에 따른 드롭특성과 랜딩 어긋난 양을 나타내는 도,

도 5는 패널 내면 곡률반경에 따른 열공정 파손율을 나타내는 도,

도 6은 패널의 단면도,

도 7은 패널의 굴절효과를 나타내는 도,

도 8은 패널의 내면곡률반경과 광부상 대표값에 따른 스크린 평면감을 나타내는 도 및

도 9는 패널의 내면곡률반경과 최대응력에 따른 구조강도를 나타내는 도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 형광막 3 : 패널 4 : 펀넬

8 : 새도우마스크 9 : 레일

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 펀넬의 네크부에 장착되어 상기 형광체 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 패널 내면의 형광체스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색선별 역할을 하는 새도우마스크와, 상기 새도우마스크를 고정 지지하는 프레임을 포함하는 칼라 음극선관에 있어서, 상기 패널 외면이 거의 평면 즉, 패널 외면의 곡률반경이 30000㎜ 이상으로 설정되며, 상기 패널 내측의 화상이 표시되는 유효화면의 대각축상의 단면곡률반경을 Rd라 하고, 장변상의 외곽부단면곡률반경을 Rt하고, 단변상의 외곽부단면곡률반경을 Rs라 하고, 상기 유효화면의 중심을 지나고 장변과 평행한 x축 상의 단면곡률반경을 Rh라하고, 상기 유효화면의 중심을 지나고 단변과 평행한 y축 상의 단면곡률반경을 Rv라 할 때, 하기 식을 동시에 만족하도록 패널 내면의 곡률을 설정하는 것을 특징으로 한다.

0.98 < Rh / Rd < 1.02 이고 0.95 < Rv / Rd < 1.04

0.98 < Rt / Rh < 1.02 이고 0.98 < Rs / Rv < 1.05

또한 상기 유효화면의 중심을 지나고 단변과 평행한 y축 상의 단면곡률반경을 Rv라 하고, 단변 길이의 1/2를 Ye라 하고, 상기 패널 중앙부의 두께를 CFT라 할 때, 상기 Rv, Ye, CFT가 하기 식을 만족하도록 패널 내면의 곡률을 설정하는 것을 특징으로 한다.

Rv / Ye > 7

Rv × CFT^-2.79< 2.0

Rv / Ye > 7 이고 Rv × CFT^-2.79< 2.0

본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

기존의 음극선관용 패널은 장변, 단변, 대각 곡률반경이 차이가 있었으며, 이에 따라 새도우마스크의 구조강도가 특히 코너측에서 낮아지게 되어 외부 충격에 의해 마스크가 변형되어 드롭특성이 저하되는 문제점이 있었다. 따라서 상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 특히 패널의 장변의 단면곡률반경(Rh), 단변의 단면곡률반경(Rv), 대각의 단면곡률반경(Rd)의 관계가 0.98 < Rh / Rd < 1.02이고, 0.95 < Rv / Rd < 1.04, 0.98 < Rt / Rh < 1.02이고, 0.98 < Rs / Rv < 1.05의 범위를 만족하도록 설계하였다.

도 2에서 패널의 장변의 단면곡률반경(Rh), 단변의 단면곡률반경(Rv), 대각의 단면곡률반경(Rd)의 관계가 0.98 < Rh / Rd < 1.02이고, 0.95 < Rv / Rd < 1.04의 범위를 넘어서면 도 3에 도시된 바와 같이 마스크의 구조강도가 낮아지게 되어 외부 충격에 의해 마스크가 쉽게 변형되어 이미지 왜곡을 일으키게 된다.

하기 [표1]은 음극선관의 패널내면곡률에 따른 드롭특성을 실험한 결과이다. 일반적으로 드롭특성의 측정은 완성된 음극선관을 일정 높이에서 떨어뜨렸을 때 화면, 특히 코너부에서의 화면 품질을 확인하는 것이다. [표1]에 나타낸 바와 같이 패널내면곡률이 본 발명 즉, 0.98 < Rh / Rd < 1.02, 0.95 < Rv / Rd < 1.04의 범위에 속하는 경우는 충분한 드롭특성을 확보할 수 있고, 표 1에서와 같이 Rh/Rd가 0.96, 1.04이고 Rv/Rd가 0.93, 1.06일 경우는 다른 색이 비치고, Rh/Rd가 0.94, 1.06이고 Rv/Rd가 0.91, 1.08일 경우는 타색이 나타나는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 범위에 속할 경우는 드롭특성이 양호하나, 본 발명의 범위를 벗어날수록 다른 색이 비치거나 타색되는 등 드롭특성이 현저하게 저하되는 것을확인할 수 있다.

[표 1]

Rh/Rd	품질수준	Rv/Rd	품질수준
0.94	타색	0.91	타색
0.96	비침	0.93	비침
0.98	양호	0.95	양호
1.00	양호	1.00	양호
1.02	양호	1.04	양호
1.04	비침	1.06	비침
1.06	타색	1.08	타색

또한 도 2에서 Rt / Rh > 1.02가 되면 장변상의 외곽부단면곡률반경(Rt)과 중심부의 곡률반경(Rh)의 큰 차이로 인하여 패널 내면의 곡률이 나빠지게 된다. 즉 중심부의 곡률이 주변부(장변부)의 곡률에 비해 급격하게 작아지므로 패널내면에 변곡점이 발생하게 되어 패널의 제조성 및 스크린 품위를 떨어뜨리게 된다. 또한 도 4에 도시된 바와 같이 코너부의 곡률이 상대적으로 커지게 되면 편향요크에 의한 편향시 거리차가 커지게 되므로 컨버전스 열화 및 핀 디스토션에 의한 미스랜딩(Misanding)이 커지게 되어 스크린의 품위를 떨어뜨리게 된다.

Rt / Rh < 0.98가 되면 장변상의 외곽부단면곡률반경(Rt)과 중심부의 곡률반경(Rh)의 큰 차이로 인하여 패널 내면의 곡률이 나빠지게 된다. 즉 중심부의 곡률이 장변부의 곡률에 비해 급격하게 커지므로 패널내면에 변곡점이 발생하게 되어 패널의 제조성 및 스크린 품위를 떨어뜨리게 된다. 또한 도 6에서 장변부의 곡률이 상대적으로 작아지면 패널 코너부의 유리두께가 두꺼워지고 패널의 중심부 유리두께(CFT)와 코너부 유리두께의 비를 나타내는 웨지율이 증가하게 된다. 그런데 동일한 CFT에서 웨지율이 증가하면 유리의 무게가 증가하고 제조원가가 높아지며, 도 5와 같이 음극선관 제조시에 필요한 열공정에서의 파손율이 높아지게 된다. 즉 웨지율이 커져서 패널 중앙부와 코너부의 열응력분포의 차가 켜지므로 패널이 파손되는 문제점이 발생된다.

상기의 설명과 동일한 맥락에서 Rs / Rv > 1.0 또는 Rs / Rv < 0.95이 되면 상기와 동일한 문제점이 발생하게 된다.

음극선관에 있어서 패널의 외면이 거의 평면 즉, 30000㎜ 이상의 곡률반경을 가지면서 패널 내면이 상기 패널외면 곡률반경의 수배 이하의 곡률반경을 가지면 패널 외부에서 볼 때 패널 유리에 의한 굴절효과로 인하여 원래의 패널곡률보다 평평하게 보인다. 이는 도 7에 나타낸 바와 같이 빛이 매질인 패널유리을 통과하는 동안 굴절효과에 의하여 스크린 이미지가 부상하는 효과가 발생되어 관찰자의 눈에는 실제의 화상이 발생되는 지점보다 위에 상이 맺히는 것처럼 보이게 된다. 따라서 원래의 패널 곡률과 관찰자가 느끼는 곡률 사이에는 차이가 발생하는데 이들 사이에는 도 7과 같은 관계가 성립된다.

도 8은 스크린의 평면감을 나타내는 도이다. 여기서 x축의 Rv / Ye는 도 2에서의 패널 내면의 단변곡률반경 Rv를 스크린 유효면의 세로 크기의 절반인 Ye로 나눈 값이고, 광부상대표 R은 굴절현상에 의한 이미지 부상효과를 고려한 스크린 평면감에 관한 수치로서 이 값이 클수록 관찰자가 느끼는 평면감이 우수하다.

상기 광부상대표 R은 하기 공식에 의해 구할 수 있다.

상대위치 = 코너부 허상위치 - 중앙부 허상위치

광부상 곡률반경 = (상대위치²+ Ye²)/(2 ×상대위치)

광부상 대표 R = 광부상 곡률반경 / (2×Ye×1.767)

실험적으로 볼 때 상기 광부상대표 R 값이 3.5 이상이 되어야 평면감을 느끼게 되는데, 이는 도 8에서 Rv / Ye가 7 이상이 되어야 함을 의미한다. 예를 들어 Ye = 200㎜일 때 Rv는 1400㎜ 이상이 되어야 한다.

한편 패널의 외면이 거의 평면 즉, 30000㎜ 이상의 곡률을 가지는 음극선관의 경우 패널 내면의 곡률이 직접적으로 구조강도에 영향을 미치게 된다. 도 9의 그래프에서 x축은 Rv의 특성을 나타내고, y축은 음극선관이 받는 최대응력을 나타낸다. 상기 최대응력이란 음극선관이 대기압으로부터 받는 응력으로서, 이 값이 작을수록 마스크의 구조강도가 높다. 도 9에 도시된 바와 같이 일반적으로 최대응력이 80∼90㎏f/㎠ 이하가 되도록 설계하여야 구조강도 면에서 안전하다.

도 9의 그래프의 x축에서 CFT는 패널 중앙부의 두께로서 그 값이 클수록 구조적으로 유리하지만, 너무 두꺼우면 음극선관의 전체 무게가 증가됨은 물론 평면감 감소 및 열파손 증가 등 여러 특성 면에서 불리하므로 적절히 설정하여야 한다. 또한 패널 내면의 단변곡률반경 Rv가 커지면 평면감은 우수해지지만, 상기 Rv가 일정 수준 이상이 되면 마스크의 구조강도가 낮아진다. 이는 음극선관의 내부가 고진공 상태로 되어 있어서 끊임없이 대기압에 의한 압력을 받고 있기 때문이다. 따라서 대기압에 견딜 수 있도록 Rv값을 설정해야 한다.

따라서 도 9의 x축 값인 Rv × CFT^-2.79는 음극선관의 구조 강도에 크게 영향을 미치는 두 인자인 Rv와 CFT를 동시에 고려한 조합으로써, 상기의 값이 2.0 이상이 되면 구조강도 면에서 취약함을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 패널 내면곡률을 최적의 상태로 설계함으로써 대기압에 대한 내구성을 강화하고, 편향요크에 의한 편향시 지점별 거리차를 줄여서 랜딩 어긋남을 최소화하여 색순도를 향상시키고, 마스크의 구조강도를 충분히 확보하여 외부 충격에 대한 신뢰성을 향상시키고, 패널 중앙부와 코너부의 열응력 분포차를 감소시켜 열공정에서의 패널 파손을 줄일 수 있다. 또한 패널 제조시 성형성을 증가시켜 생산비를 절감할 수 있을 뿐 아니라 우수한 평면감을 나타내는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 연결된 펀넬과, 상기 펀넬의 네크부에 장착되어 상기 형광체 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 패널 내면의 형광체 스크린에 대해 일정 간격을 두고 배치되어 색선별 역할을 하는 새도우마스크와, 상기 새도우마스크를 고정 지지하는 프레임을 포함하는 칼라 음극선관에 있어서,

   상기 패널 외면의 곡률반경이 거의 평면으로 설정되며;

   상기 패널 내측의 화상이 표시되는 유효화면의 대각축상의 단면곡률반경을 Rd, 장변상의 외곽부단면곡률반경을 Rt, 단변상의 외곽부단면곡률반경을 Rs, 상기 유효화면의 중심을 지나고 장변과 평행한 x축 상의 단면곡률반경을 Rh, 상기 유효화면의 중심을 지나고 단변과 평행한 y축 상의 단면곡률반경을 Rv라 할 때, 다음 두 식,

   (1) 0.98 < Rh / Rd < 1.02 이고 0.95 < Rv / Rd < 1.04, 및

   (2) 0.98 < Rt / Rh < 1.02 이고 0.98 < Rs / Rv < 1.05

   를 동시에 만족하며 패널 내면의 곡률이 형성되는 칼라 음극선관.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유효화면의 중심을 지나고 단변과 평행한 y축 상의 단면곡률반경을 Rv, 단변 길이의 1/2를 Ye라 할 때, 상기 Rv와 Ye가 다음 식,

   Rv / Ye > 7

   을 더 만족하며 패널 내면의 곡률이 형성되는 칼라 음극선관.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 유효화면의 중심을 지나고 단변과 평행한 y축 상의 단면곡률반경을 Rv, 상기 패널 중앙부의 두께를 CFT라 할 때, 상기 Rv와 CFT가 다음 식,

   Rv × CFT^-2.79< 2.0

   을 더 만족하며 패널 내면의 곡률이 형성되는 칼라 음극선관.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 유효화면의 중심을 지나고 단변과 평행한 y축상의 단면곡률반경을 Rv, 단변 길이의 1/2를 Ye, 상기 패널 중앙부의 두께를 CFT라 할 때, 상기 Rv, Ye 및 CFT가 다음 식,

   Rv / Ye > 7 및 Rv × CFT^-2.79< 2.0

   를 더 만족하며 패널 내면의 곡률이 형성되는 칼라 음극선관.