KR20030011357A - 음극선관용 유리 패널의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선 관 패널을 압축 성형하는 방법에 관한 것으로, 프레스에서 패널이 분리되기 전, 열 복사 제어 수단은 패널과 가까운 거리에 패널 표면과 평행하도록 제공된다. 상기 수단은 열 복사에 대해 높은 반사율을 갖는 영역을 포함하는데, 제 1 영역은 패널의 중심 부근에 있다. 패널을 냉각하는 동안 이러한 수단의 결과는 패널 표면 전체에 대한 보다 고른 온도의 분포이다. 특히, 패널의 중심과 에지 사이에서 온도의 기울기는 감소한다. (완전) 평면 패널의 유리 웨지 때문에, 패널의 중심은 패널의 에지보다 더욱 얇다. 이러한 더 얇은 부분은 열 용량이 더 적기 때문에 일반적으로 더 빨리 냉각된다. 냉각이 일어나는 동안 패널 표면 전체에서 부분적인 온도의 차이는 소위 "멤브레인" 응력을 일으킬 것이다. 본 발명의 방법은 이러한 응력을 최소화할 것이다.

Description

음극선관용 유리 패널의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A GLASS PANEL FOR A CATHODE RAY TUBE}

알려진 방법에서, 유리 패널은 일반적으로 매우 높은 온도(1000℃ - 1100℃)에서 압축 성형된다. 이러한 방법으로 유리 면 패널이 성형될 수 있다. 예를 들어, 음극선 관은 그러한 유리 패널을 포함한다.

음극선 관(CRT)은 그 크기가 더 커지고 있고, 이에 따라 CRT의 무게도 증가하게 된다. 또한 유리 패널의 전면 표면은 더 편평해지고 있다. 그러나, 면 패널의 전방 표면이 더욱 더 편평해지면, 일반적으로 유리 패널의 무게가 또한 증가하는데, 이것은 CRT의 파열 또는 폭발에 대한 안전을 보장할 수 있도록 유리 패널의 두께가 증가해야만 하기 때문이다.

무게는 증가하지 않으면서, CRT의 강도, 보다 구체적으로 유리 패널의 강도가 증가해야 할 상당한 필요성이 있다. 유리 패널의 강도가 증가하면 수율이 개선될 수 있다.

본 발명은 디스플레이 관에 사용하는 유리 패널 제조 방법에 관한 것으로, 이 방법은 주형(mold)에 넣은 용융된 유리를 플런저(plunger)를 사용해서 압축 성형하는 제 1 단계와, 주형에서 빼낸 후 성형된 유리를 냉각시키는 제 2 단계를 포함한다.

도 1은 압축 성형된 유리 패널을 갖는 디스플레이 관의 개략적인 단면도.

도 2a 내지 2c는 압축성형 방법을 도시하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 냉각 단계 중 유리 패널의 배열을 나타내는 도면.

도 4는 컨베이어 벨트로 전달 중인 유리 패널을 나타내는 도면.

본 발명의 목적은, 방법의 수율을 증가시키고/증가시키거나 유리 패널의 무게를 감소시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 방법은, 제 1 단계의 일부 동안 플런저를 뒤로 당긴 후에 중심 패널부의 내부 면 부분의 열 복사가 감소되어 온도 기울기를 패널의 에지부까지 감소시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 주형에서 성형한 후 냉각 단계 동안 패널에서 응력 레벨의 불균일성이 일어날 수 있다는 점을 기초로 한다. (완전 평면)(REAL FLAT) 디스플레이 패널의 강도를 높이기 위해, 압축성형 후 냉각 속도는 표면에서 약 3 내지 25MPa의 압축 응력이 생길 정도로 증가되는 것이 일반적이다. 최종 어닐링 단계가 일어나는 동안 응력 레벨에서 상기 불균일성을 수정하고자 하면 필요한 압축 응력(벌크 응력)에 쉽게 영향을 미친다. 이로 인해 수율이 떨어지고, 음극선 관의 안전에도 심각한 영향을 줄 수 있다. 이러한 점은 완전 평면 패널과 같이 (거의) 편평한 내부 표면 및/또는 외부 표면을 구비한 패널에는 특히 중요하다.

(예를 들어 51RF와 같은) 완전 평면 패널은 웨지(wedge)를 갖기 때문에, 일반적으로 패널의 상측은 패널 냉각시 상측에 인장 응력을 갖는다. 본 발명의 냉각 공정의 목적은, 패널 전방의 중심과 에지 사이의 온도 차이를 최소화하는 것이다. 이를 통해 상측에서의 인장 응력이 감소하고, 이를 통해 상측에서 시작하는 균열은 중심 대신 모퉁이로 전달되기 쉽기 때문에, 안전에는 더 유리하다. 냉각의 부분적인 감소는 열 반사 수단을 패널의 중심부 반대편에 놓아둠으로써 유리하게 실현될 수 있고, 이러한 열 반사 수단은 에지부를 자유롭게 한다. 상측 (패널의 긴 상부측의 중심 영역)에 관해 설명된 것은 또한 필요한 변경을 가할 경우 우측, 하측, 좌측 및 코너 위치에도 적용된다.

패널의 더욱 얇은 부분, 즉 중심부의 열 복사를 감소시키는 것은 패널 표면의 온도 기울기를 줄일 수 있는 효과적인 수단인 것으로 밝혀졌다. 복사 전달은 열 전달 중 40 내지 70%를 차지한다. 다른 부분만을 공기로 냉각시키는 것은 효과가 덜하다. 예를 들어 이러한 효과를 실제 사용해서, 중량이 더 적게 나가는 패널, 전면 표면이 더 편평한 패널을 제조하거나, 부산물(fall-out)(안전 시험을 통과하지 못한 패널의 비율)을 줄이고, 또는 이러한 유익한 효과의 임의 조합을 줄일 수 있다.

주형에서 패널을 분리하기 전 제 1 실시예에 따라, 중심 패널부의 내부를 향한 위치에 열 반사 수단이 배열된다.

추가 실시예에 따라, Ni, Al, Au, Al-산화물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 재료로 제조되거나, 이러한 재료가 코팅된 강판으로 제조된 적어도 하나의 판(plate)을 포함하는 열 반사 수단이 사용된다.

열 반사 수단의 효과를 높이기 위해, 유리 패널의 에지부 중 적어도 하나에 인접하게 에지 냉각 수단(유체 냉각)이 배열될 수 있다. (이 에지부는 유리 패널의 투시창과 주변 측벽이 접하는 영역임). 이러한 에지의 냉각은 패널 면에 대한 온도의 분포를 더욱 동일하게 하도록 열 반사 수단을 보조한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구체적인 양상은, 에지부보다 실질적으로 더 얇고, 패널의 길고 짧은 측부 중 적어도 하나의 중심 영역에 실질적으로 인장 응력을 가하지 않는 중심부를 구비한 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.

이를 실현하는 방법은, 성형 주형에서 냉각하는 동안 모든 패널의 위치가 실질적으로 동일한 순간에 T_g를 통과하도록 조처를 취하는 것이다. (T_g는 유리가 점성이 있는 상태에서 고체 상태로 변하는 전이 온도임)

상술된 유형인 패널의 내부면의 윤곽은 패널 성형 후 즉시 패널을 냉각하는 동안 뒤틀리게 되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 이러한 뒤틀림의 수정은 패널을 성형 주형에서 빼내기 전 패널의 선택 영역에 무형의(공기상의) 냉각 유체(aeriform cooling fluid) 흐름을 향하게 함으로써 일반적으로 실행되고, 이러한 냉각 유체의 흐름은 바람직하지 못한 뒤틀림의 원인을 분명하게 억제하는 패널의 시차 냉각(differential cooling)을 일으킨다. 본 발명의 열 복사 조절이 프레스(press)의 윤곽을 수정하는 상기 방법과 맞지 않는 경우가 있을 수 있다.

본 발명의 추가 양상에 따라, 내부면의 윤곽을 수정하기 위해 패널의 선택 영역에 냉각 유체의 흐름이 향하도록 하는 것은, 주형에서 분리시킨 후 다음 가공 단계 (예를 들어, 오븐 안에서의 어닐링)로 전달하는 동안 (예를 들어, 컨베이어 벨트), 실행된다.

본 발명의 이러한 양상과 이와 다른 양상은 이후 설명되는 실시예를 참조로 명백하고, 명백하게 설명될 것이다.

도면은 순전히 개략적으로 스케일에 맞게 작성되지 않았다. 특히 명료함을 위해, 몇몇 치수는 매우 과장되었다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 가능한 한 항상 동일한 부분을 나타낸다.

도 1은 유리 엔밸럽(glass envelope)(2)을 구비한 디스플레이 관(1)의 개략적인 단면도로, 디스플레이 관은 디스플레이 패널(3), 콘(cone)(4)과 넥(neck)(5)을 포함한다. 넥(5)에는, 하나 이상의 전자빔(9)을 생성하는 전자총(electron gun)이 있다. 전자빔은 디스플레이 패널(3)의 내부 표면의 인광층(phosphor layer)(7)에 집중되고, 편향 코일 시스템(8)을 통해 서로 수직인 두 방향으로 디스플레이 패널(3) 전체에 편향된다.

디스플레이 장치는 흔히 음극선관 또는 텔레비전 디스플레이 관(1)을 포함하는데, 이것은 전적으로 유리로만 제조되고, 서로 다른 두께 또는 서로 다른 열 흡수 특징의 유리벽을 갖춘 두 개 이상의 부분으로 제조된다. 예를 들어, 유리 텔레비전 디스플레이 관(1)은 일반적으로 유리 디스플레이 패널(3)과 유리 콘(4)을 포함하는데, 이들은 따로 생산되고, 이어서 (땜납) 유리 핏(glass fit)을 녹이거나이를 사용함으로써 결합되며, 이와 같이 형성된 접합부는 밀폐되어있다. 이러한 관의 디스플레이 패널(3)은 그 두께가 상기 관의 콘 부분의 벽 두께보다 훨씬 두꺼운 유리벽으로 형성된다. 디스플레이 패널(3)의 이와 같이 더 두꺼운 벽의 두께는 상기 패널을 포함하는 최종 관이 진공이 되었을 때 상기 디스플레이 패널(3)이 충분히 단단하다는 것을 보장하도록 작용한다.

도 2a와 도 2b는 압축성형의 방법을 도시한다. 제 1 방법 단계(도 2a)에서, 고온 상태의(전형적으로 1000℃ 내지 1100℃) 유리 볼륨(glass volume)(21)이 하부 주형 부재(23a)(이 형태는 제조할 유리 패널의 형태와 일치함)와 링 부재(ring member)(24)를 구비한 프레스(press)(22)로 공급된다. 유리 패널은, 유리 볼륨(21)을 사이에 넣고 주형 부재(23a)에 플런저(plunger)(23b)를 압축함으로써 일반적인 방법으로 압축성형된다 (도 2a). 비교적 차가운 프레스와 접촉하고 있는 따뜻한 유리는 온도, 특히 유리의 표면 온도가 떨어지게 할 것이다. 유리 패널(3)이 성형된 후 플런저(23b)가 뒤로 빠지고, 링 부재(24)가 분리되고 패널(3)이 빠지기 전 특정 시간 동안 (예를 들어 0.5 내지 5분) 주형 부재(23a)에서 패널이 냉각된다. (도 2c)

완전 평면(RF) 패널의 유리 웨지 때문에, 이러한 패널의 중심은 패널의 에지보다 더욱 얇다. 이 같은 더 얇은 부분은 낮은 열 용량으로 인해 일반적으로 더 빨리 냉각될 것이다. 냉각 중 패널 표면에서의 국부적인 온도 차이는 소위 "멤브레인" 응력을 일으킬 것이다. 이러한 응력을 제거하려면, 표면에서 온도를 동일하게 하는 것이 가장 바람직하다. (주: 냉각으로 인해 두께에 대한 온도 기울기가 존재하고, 이것은 패널의 두께에 따라 포물선의 응력 분포를 일으킨다)

냉각 중 표면 전체에서 동일한 온도를 얻기 위해, 유리의 부분적인 두께에 따라 냉각을 조절할 필요가 있다. 즉, 열 플럭스(heat flux)(Q)가 다음과 같이 주어지는 냉각인데,

Q = Q_복사+ Q_대류= 4εσTm³(T_유리- T_주변) + h_대류(T_유리- T_주변) 이고,

대류부 = Q_대류= h_대류(T_유리- T_주변) = v_x(T_유리- T_주변) 이며,

복사부 = Q_복사= h_복사(T_유리- T_주변) = 4εσTm³(T_유리- T_주변) 인데,

v = 냉각 공기의 속도

ε= 주변의 방출 계수

T_주변= 주변의 온도이다.

따라서, 국부적인 냉각은,

방출 계수(ε)의 국부적인 변화와,

냉각 공기 속도(v)의 국부적인 변화와,

주변 온도(T_주변)의 국부적인 변화 (주변의 국부적인 가열)를 통해 조절될 수 있다.

500 내지 600℃에서, h_복사(ε=1)=4×1×56.7E-9×(550+273)³=100[W/m²K]이므로,

복사에 의한 열 전달은 대류에 의한 강한 열 전달과 유사하다.

복사에 의한 열 전달은 방출 계수를 변경함으로써 쉽게 변경될 수 있고, 여기서 대류에 의한 열 전달의 변화는 더 많은 노력을 필요로 한다. 따라서, 본 발명은,

중심부에 위치한 반사용 판(27) (ε_r= 낮음)과,

선택적으로 이와 결합된 에지 냉각 수단(26) (ε_a= 높음)을 포함한 복사 조절 수단을 사용함으로써, 패널의 국부적인 냉각을 변경한다.

패널(3)의 중심부는 반사판(27)과 "마주보고", 패널(3)의 에지는 냉각 수단(26)과 "마주본다". 도 3을 참조하라. 에지 냉각 수단(26)은 냉각 유체(공기)(25)를 패널(3)의 에지 쪽으로 향하게 한다.

적절한 반사판은 적외선 영역에서 복사선을 반사시킬 수 있어야만 한다. 예를 들어, 니켈 판, 알루미늄 판과 (광택 처리된) Al 산화물 판이 적절한 것으로 밝혀졌다. 이 판의 치수는 에지부의 두께 및 패널과 판 사이의 거리에 따라 다르다. (이러한 치수는 중심부보다 두 배가 더 두껍다)

도 4에 도시된 바와 같이, 패널(3)의 내부면의 윤곽을 수정하기 위한 냉각 유체(30,31)는, 성형 주형에서 패널을 분리한 후 컨베이어 벨트(34)로 운반하는 동안 {화살표(33)로 표시된 방향} 패널(3)의 외부 표면 및/또는 내부 표면을 향할 수 있다. {무형 (공기상의)} 냉각 유체는 노즐(29a,29b)을 통해, 또는 커버의 개구부(32a,32b,32c,32d)를 통해 향할 수 있다.

일반적인 용어로, 본 발명은 음극선 관 패널을 압축 성형하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서 패널을 프레스로부터 분리하기 전, 열 복사 조절 수단은 패널과 가까운 거리에 패널 표면과 평행하도록 제공된다.

상기 수단은 열 복사에 대해 반사율이 높은 영역을 포함하고, 이러한 제 1 영역은 패널의 중심과 가깝게 있다. 패널을 냉각하는 도중 이러한 수단의 결과는 패널의 표면 전체에서 보다 고른 온도의 분포이다. 특히, 패널의 중심과 에지 사이의 온도 기울기는 감소된다.

(완전) 평면 패널의 유리 웨지 때문에, 패널의 중심은 패널의 에지보다 더욱 얇다. 이와 같이 더 얇은 부분은 열 용량이 더 작기 때문에 일반적으로 더 빨리 냉각된다. 냉각이 일어나는 동안 패널 표면 전체에서의 국부적인 온도 차이는 소위 "멤브레인" 응력을 일으킬 것이다. 본 발명의 방법은 이러한 응력을 최소화할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 멤브레인 응력을 최소화하는 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 주형(mold)에 넣은 용융된 유리를 플런저(plunger)를 사용해서 압축 성형하는 제 1 단계와,

   상기 주형에서 빼낸 후 성형된 유리를 냉각시키는 제 2 단계를 포함하고, 디스플레이 관에 대한 투시창(viewing window)과 주변 측벽을 포함하는 유리 패널의 제조 방법으로서,

   상기 제 1 단계의 일부 동안 상기 플런저를 뒤로 당긴 후에 중심 패널부의 내부 면 부분의 열 복사가 감소되어 온도 기울기를 상기 패널의 에지부까지 감소시키는 것을 특징으로 하는, 유리 패널의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 중심 패널 부분의 열 복사를 줄이기 위해 상기 주형에서 상기 패널을 분리하기 전, 열 반사 수단은 상기 중심 패널 부분의 상기 내부면을 향한 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는, 유리 패널의 제조 방법.
3. 제 2항에 있어서, Ni, Al, Au, Al-산화물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 재료로 제조되거나, 또는 이러한 재료가 코팅된 강판으로 제조된 적어도 하나의 판(plate)을 포함하는 열 반사 수단이 사용되는 것을 특징으로 하는, 유리 패널의 제조 방법.
4. 제 2항에 있어서, 상기 열 반사 수단과 동시에 에지 냉각 수단은 상기 유리 패널의 상기 에지부 중 적어도 하나와 인접하게 배열된 것을 특징으로 하는, 유리 패널의 제조 방법.
5. 에지부보다 실질적으로 더 얇은 중심부를 갖고, 패널의 길고 짧은 측부 중 적어도 하나의 중심 영역에 실질적으로 인장 응력을 가하지 않는 디스플레이 패널.
6. 제 1항에 있어서, 상기 주형에서 분리 후, 상기 패널은 다음 가공 단계로 운반되고, 운반되는 동안 상기 패널의 상기 내부면의 윤곽을 수정하기 위해 상기 패널의 선택 영역 또는 선택 영역들에 냉각 유체의 흐름이 향하는 것을 특징으로 하는, 유리 패널의 제조 방법.