KR200151973Y1 - 완전평면 브라운관의 마스크 지지 구조체 - Google Patents

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KR200151973Y1 KR2019970004428U KR19970004428U KR200151973Y1 KR 200151973 Y1 KR200151973 Y1 KR 200151973Y1 KR 2019970004428 U KR2019970004428 U KR 2019970004428U KR 19970004428 U KR19970004428 U KR 19970004428U KR 200151973 Y1 KR200151973 Y1 KR 200151973Y1
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Abstract

열응력 특성을 향상시키는 마스크 지지 구조체에 관한 것으로 완전 평면인 패널과, 상기 패널에 전면부가 융착되어 진공관을 구성하며 후면부에는 네크부가 일체로 형성된 펀넬과, 상기 네크부에 봉입되어 전자빔을 패널측으로 방사시키는 전자총과, 상기 펀넬에 고정되어 색선별을 수행하는 섀도우 마스크와, 상기 패널과 접합시켜 섀도우 마스크를 고정하는 마스크 지지 구조체로 구성된 완전평면 브라운관에 있어서, 상기 마스크 지지 구조체는 받침대를 추가하여 상기 받침대 사이에 프릿글라스의 부피비를 조절 후 채워서 패널과 접합시킴을 특징으로 배기로 내 패널 파손을 방지할 수 있고, 사용되는 프릿글라스의 양을 대폭 감소시키는 이득도 볼 수 있으며, 배기로 온도상승을 높일 수 있으므로 생산비용을 크게 감소시킬 수 있다.

Description

완전평면 브라운관의 마스크 지지 구조체
본 고안은 완전 평면 브라운관에 관한 것으로 특히, 열응력 특성을 향상시키는 마스크 지지 구조체에 관한 것이다.
첨부도면 도 1은 종래기술에 따른 완전평면 브라운관을 개략적으로 나타낸 종단면도이고, 도 2는 도 1의 마스크 지지 구조체의 형상을 보여주는 종단면도로써, 전면에 방폭특성을 유지하기 위해 방폭유리가 고정되어 있는 패널(11)과, 패널(11)에 전면부가 융착되어 진공관을 구성하며 후면부에는 네크부(12a)가 일체로 형성된 펀넬(12)과, 상기 네크부(12a)에 봉입되어 적, 녹, 청 3개의 전자빔을 패널(11)측으로 방사시키는 전자총(13)과, 상기 펀넬(12)에 고정되어 색선별 역할을 하며, 표면에는 공극형상 또는 원형의 작은 구멍이 무수히 뚫린 섀도우 마스크(14)와, ∧ 형상으로 비어 있는 공간에는 프릿 글라스(Frit Glass)를 충만하게 하여 완전 평면인 패널(11)과 접합시켜 섀도우 마스크(14)를 고정하는 마스크 지지 구조체(이하, 레일이라 칭함)(15)로 구성된다.
이와 같이 구성된 종래기술에서 섀도우 마스크(14)는 금속 박판으로 만들어지며 많은 수의 개구부를 가진다.
일반적인 칼라 브라운관과는 달리 이 섀도우 마스크(14)에 균일한 온도를 가한 상태에서 레일(15)에 용접시키고 온도를 감소시키거나, 직접 섀도우 마스크(14)에 인장력을 균일하게 작용시킨 후 레일(15)에 용접시키는 방법에 의해 이루어 진다.
이 레일(15)은 도 2와 같이 프릿 글라스에 의해 완전 평면인 패널(11)에 접합되고, 펀넬(12) 역시 프릿 글라스에 의해 패널(11)과 접합된다.
브라운관에 전원이 공급되면 네크부(12a)내에 내장된 전자총(13)은 다수의 전자빔들을 방사하며, 이 전자빔들은 섀도우 마스크(14)의 개구부내로 집속되어 패널(11)내에 형성되어 있는 형광 스크린에 도달한다.
이때 전자총(13)으로부터 방사된 다수의 전자빔의 전자들 중 80% 정도가 개구부를 통과하지 못하고, 섀도우 마스크(14)상에 충격을 주게 되어 열로 변환된다.
그러나 완전 평면 브라운관의 경우 섀도우마스크(14)가 전자빔에 의해 가열되어도 자체 인장력을 갖고 있기 때문에 섀도우마스크(14)가 부풀어 오르는 도밍현상은 일어나지 않는다.
따라서, 완전 평면 브라운관은 일반적인 칼라 브라운관에 비해 휘도가 80% 정도 더 뛰어나나 벌브 구조의 특성상 대기압 및 열적 응력에 취약한 약점이 있다.
이러한 대기압 및 열적응력에 대한 약점을 해결하기 위한 방안은 다음과 같다.
먼저, 대기압에 의한 패널(11) 중심부의 파손을 방지할 목적으로 미합중국 특허 제 4739412와 제 4841372 및 제 4930015 등에서는 제안된 안전유리를 사용하는 방안이 제안된다.
이 안전유리는 완전 평면인 패널(11) 앞면에 부착하여 패널(11) 파손의 위험을 방지하는 역할을 하며, 언급한 각각의 특허는 안전유리를 부착하는 접착액 및 접착방법 등에 대해 여러 가지로 제시하고 있다.
다음은 열적응력에 대한 대책으로 도 3은 도 1의 펀넬 및 마스크 지지 구조체가 접합된 패널의 종단면도이고, 도 4는 도 2의 응력 분포를 보여주는 등곡선도로 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
보통 배기로 내 온도가 상승하여 최대가 된 시점에서 패널(11) 내, 외면의 온도차이가 가장 크게 된다.
이때, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 패널(11) 안쪽 모서리부 중에서 펀넬(12) 접합면과 레일(15) 접합면 사이에서 최대의 인장응력값을 보인다.
이는 열팽창이 작은 펀넬(12)(열팽창 계수값 : 9.94×10-6)과 레일(15)(열팽창 계수값 : 10.14×10-6)이 열팽창이 큰 패널(11)(열팽창 계수값 : 10.16×10-6)을 구속하고, 또한 모서리부에서 펀넬(12)이 가장 견고하게 패널(11)을 지지하기 때문이다.
이런 응력을 보이는 벌브에 있어서 배기로의 온도상승시 증가되는 최대 인장력이 패널(11)의 파손강도보다 큰 경우 패널(11)은 파손되며, 최대 인장력은 계속 패널(11) 안쪽 모서리부중에서 펀넬(12) 접합면과 레일(15) 접합면 사이에서 발생하므로 대기압에 의한 패널(11) 파손 방지용 안전유리는 전혀 효과가 없다.
따라서 패널(11)과 펀넬(12)을 접착시키는 배기로 내에서 온도 상승에 따라 패널(11) 내, 외면의 온도차이 및 각각의 열팽창 차이에 의해 발생하는 열적응력은 종종 패널(11)을 파손시켜 수율감소의 직접적인 원인이 된다.
종래기술에 따른 완전평면 브라운관의 벌브 구조상 대기압의 의한 패널 파손 방지 안전유리는 열적응력에 전혀 효과가 없고, 열적응력에 의한 패널 파손 방지를 위해서는 배기로의 온도상승을 느리게 조절해야하는데 이때 소비되는 생산비용은 더욱 증가되는 문제점이 발생된다.
본 고안은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 완전평면 브라운관의 레일의 형상을 변화시켜 레일과 패널을 접합시키는 프릿글라스의 양을 줄여 레일 및 프릿글라스의 열팽창 계수를 변환시키고, 고온 상태에서 패널, 펀넬 그리고 레일 및 프릿글라스의 열팽창 차이에 의해 발생하는 최대 인장응력을 감소시켜 패널의 파손을 방지하는 완전평면 브라운관의 마스크 지지 구조체를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 완전평면 브라운관을 개략적으로 나타낸 종단면도
도 2는 도 1의 마스크 지지 구조체의 형상을 보여주는 종단면도
도 3은 도 1의 펀넬 및 마스크 지지 구조체가 접합된 패널의 종단면도
도 4는 도 2의 응력 분포를 보여주는 등곡선도
도 5는 본 고안에 따른 마스크 지지 구조체의 변화된 형상을 보여주는 종단면도
도 6은 도 5의 마스크 지지 구조체 및 펀넬이 접합된 패널의 종단면에서 응력 분포를 보여주는 등곡선도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11 : 패널12 : 펀넬
12a : 네크부13 : 전자총
14 : 섀도우 마스크15 : 레일
51 : 받침대
본 고안에 따른 완전평면 브라운관의 마스크 지지 구조체의 특징은 받침대를 추가하여 상기 받침대 사이에 프릿글라스의 부피비를 조절 후 채워서 패널과 접합시킴에 있다.
이하, 본 고안에 따른 완전평면 브라운관의 마스크 지지 구조체를 도 1과 함께 참조하여 설명하면 아래와 같다.
도 5는 본 고안에 따른 마스크 지지 구조체의 변화된 형상을 보여주는 종단면도로써, ∧ 형상에 받침대(51)를 추가한 A자 형상에 완전 평면인 패널(11)과 접합시키기 위해 프릿 글라스(Frit Glass)를 받침대(51) 사이에 채워 섀도우 마스크(14)를 고정하는 마스크 지지 구조체(이하, 레일이라 칭함)(15)로 구성된다.
여기서, 상기 받침대(51)는 평면 또는 곡면이나 요철면등도 가능하며, 레일(15) 속의 프릿글라스의 양을 조절하여 레일(15) 및 프릿글라스의 혼합체 열팽창 계수를 변화시킨다.
이와 같이 구성된 본 고안에 따른 완전평면 브라운관의 마스크 지지 구조체는 상기에서 설명된 바와 같이 배기로 내에서 온도가 상승됨에 따라 패널(11) 내, 외면의 온도차이와 패널(11), 펀넬(12), 레일(15) 및 프릿글라스 혼합체의 열팽창 차이에 의해 응력이 발생되며, 그 최대 인장력이 발생되는 위치는 도 3에 나타낸 바와 같이 패널(11) 내면의 모서리 부분 중 펀넬(12) 접합면과 레일(15) 접합면 사이이다.
이는 열팽창이 작은 펀넬(12)과 레일(15) 및 프릿글라스 혼합체가 열팽 창이 큰 패널(11)을 구속하고, 패널(11)이 내, 외면 온도차이에 의해 패널(11)의 중앙부가 불룩 튀어 나오는 변형을 하려고할 때, 펀넬(12)이 이를 저지하는 방향으로 패널(11)을 지지하기 때문에 가장 강하게 지지하는 모서리부에 응력이 집중된다.
이때의 최대 주응력(Maximum Principal Stress)은 인장력이고, 종종 패널(11)의 파손강도보다 크며, 배기로 내 패널(11) 파손의 주원인이 된다.
종래기술에서 레일(15)과 패널(11)을 결합시키는 프릿글라스는 레일(15)속에 꽉 차 있으며, 레일(15)은 패널(11)과 직접 접촉하지 않고 완전히 프릿글라스에 결합된다.
이때 레일(15) 및 프릿글라스 혼합체의 경우 열팽창 계수는 혼합체의 법칙에 의해 다음과 같이 계산된다.
[수학식 1]
여기서, α는 열팽창 계수, f는 부피비, E는 탄성계수, 아래첨자 eq는 레일(15) 및 프릿글라스 혼합체, 1은 레일, 2는 프릿글라스를 나타낸다.
레일(15)과 패널(11)을 결합시키는 프릿글라스가 레일(15)속에 꽉 차 있는 종래기술에서 ∧ 형상의 레일(15)은 수학식 1에 의해 10.14×10-6의 열팽창 계수값을 보이게 된다. 이때 사용된 레일(15)과 프릿글라스의 열팽창 계수는 각각 10.24×10-6, 9.97×10-6이다.
그리고, 레일(15) 및 프릿글라스 혼합체의 열팽창 계수는 패널(11)의 열팽창 계수(10.16×10-6) 보다 작으므로 고온 열팽창시 펀넬(10.16×10-6)(12)과 함께 패널(11) 팽창을 저지하는 역할을 하며, 레일(15) 및 프릿글라스 혼합체의 열팽창 계수가 더 작게 되면 최대 인장력은 더욱 커지게 된다.
그러나, 레일(15) 및 프릿글라스 혼합체의 열팽창 계수가 패널(11)의 열팽창 계수와 같거나 근접하게 되면 최대 인장력은 감소할 것이다.
즉, 본 고안과 같이 레일(15)의 외면 형상은 그대로 유지하고, 내면에 받침대(51)를 용접하여 프릿글라스의 양을 감소시켜 수학식 1에 프릿글라스와 레일(15)의 부피비를 변경시킨다.
이때 받침대의 밑면으로부터의 높이가 각각의 부피비에 결정적인 영향을 미치므로 적절히 조절해야 한다.
상기 조절하는 기준은 레일(15) 및 프릿글라스 혼합체의 열팽창 계수가 패널(11)의 열팽창 계수와 같도록 만드는 것이다. 즉, 레일(15) 및 프릿글라스 혼합체에 대한 레일(15)의 부피비를 x라 할 때, 다음과 같은 수학식 2가 성립한다.
[수학식 2]
여기서, αpanel은 패널(11)의 열팽창 계수이다.
도 6은 도 5의 마스크 지지 구조체 및 펀넬이 접합된 패널의 종단면에서 응력 분포를 보여주는 등곡선도로써, 상기 레일(15) 및 프릿글라스 혼합체의 열팽창 계수가 패널(11)의 열팽창 계수와 같도록 레일(15)의 부피비가 조정되면 패널(11) 내면의 최대 인장응력 감소효과가 있다.
즉, 도 6과 같이 전체적으로 응력분포는 비슷하고 최대 인장력의 발생 위치는 같지만 최대 인장력이 약 20% 감소된다.
본 고안에 따른 완전평면 브라운관의 마스크 지지 구조체는 배기로 내 패널 파손을 방지할 수 있고, 이는 곧 수율의 증가 효과가 있다.
또한, 사용되는 프릿글라스의 양을 대폭 감소시키는 이득도 볼 수있으며, 배기로 온도상승을 높일 수 있으므로 생산비용을 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 마스크가 지지된 마스크 지지 구조체를 채널 내면에 접촉시켜 상기 마스크 지지 구조체의 공간부내로 프릿글라스를 채움에 따라 마스크가 패널에 지지된 것에 있어서,
    상기 마스크 지지 구조체 내부 공간부를 받침대에 의해 분할하여 상기 분할된 두 공간중 패널 쪽의 공간에만 프릿글라스를 채워 넣음을 특징으로 하는 완전평면 브라운관의 마스크 지지 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패널로부터 상기 받침대의 높이를 조절하여 프릿글라스의 부피비를 증감함을 특징으로 하는 완전평면 브라운관의 마스크 지지 구조체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 프릿글라스의 부피비는
    상기 마스크 지지 구조체와 프릿글라스 혼합체의 열팽창계수가 상기 패널의 열팽창 계수가 같도록 증감함을 특징으로 하는 완전평면 브라운관의 마스크 지지 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 받침대는
    평면이나 곡면 또는 요철면도 가능함을 특징으로 하는 완전평면 브라운관의 마스크 지지 구조체.
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