KR20030022543A - 평면형 컬러음극선관용 경량화 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러음극선관의 로내 파손율을 줄이고 경량화를 추구하기 위한 패널의 구조를 개선하는 것에 관한 것이다.

본 발명은, 외면이 실질적으로 평면이고, 내면은 일정 곡률을 가지며, 상기 내 외면에 대략 수직으로 연장하는 스커트를 구비한 장방형 패널 및 상기 패널의 스커트 실에지부와 결합하는 펀넬을 포함하는 컬러음극선관에 있어서, 패널 유효화면의 대각축상의 단면곡률반경 Rd를 대표값으로 나눈값 [Rd/(1.767*대각유효면길이)]를 Rz, 대각축상의 패널 유효화면의 끝단부 두께를 Ts, 대각축상의 패널 스커트와 유효화면 사이의 경계부의 최대 두께를 Tm, 상기 패널 센터 두께를 CFT라 할 때, 다음식, 28 ≤(Ts/Tm) * CFT * Rz ≤36 을 만족하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 패널의 코너부 두께를 결정짓는 대각 곡률반경과 패널중앙의 두께(CFT) , 유효화면의 크기등의 관계를 최적화시킴으로써 스크린 이미지의 평면감, 스크린 이미지에 대한 왜곡량, 음극선관 내부의 고진공에 대한 방폭 특성, CFT축소에 따른 X-레이 누설량은 현양산품과 동일하면서, 패널의 성형성 , 열공정 파손율을 저감시키는 동시에 패널의 생산수율을 높여 자재단가의 절감을 유도하고 휘도향상의 효과가 있다.

Description

평면형 컬러음극선관용 경량화 패널{A Weight-reduced Panel For A Flat Type Color Cathode Ray Tube}

본 발명은 평면형 컬러음극선관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평면 패널의 구조를 개선하여 열처리 공정에서의 로내 파손을 줄임과 동시에 무게를 감소시켜 동일 관종 대비 경량화 , 원가절감 효과를 확보할 수 있는 평면형 컬러음극선관에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 컬러음극선관의 개략적 구성을 나타내는 도로서, 패널(1)이라는 전면 유리와 펀넬(2)이라는 후면유리가 결합되고, 패널(1)의 내면은 소정의 발광역할을 하는 형광면과 이 형광면을 발광시키는 전자빔(11)의 근원인 전자총과 소정의 형광체를 발광시키도록 색을 선별해 주는 섀도우마스크(3), 이 섀도우마스크(3)를 지지하는 메인프레임(5)으로 구성된다.

상기 섀도우마스크(3)가 장착된 메인프레임(5)을 패널에 결합되도록 해주는 스프링(6)과 음극선관이 동작중 외부 지자기에 영향을 적게 받도록 차폐 역할을 해주는 인너쉴드(7)가 메인프레임(5)에 고정된 상태로 고진공으로 밀폐되어 있다.

도 1에 개시한 컬러음극선관의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다. 펀넬(2)의 네크에 내장된 전자총에서 전자빔(11)이 음극선관에 인가된 양극전압에 의해서 패널(1) 내면에 형성되어 있는 형광면을 타격하게 되는데, 이 때 이 전자빔은 형광면에 도달하기 전 편향요크(9)에 의해서 상하, 좌우로 편향되어 화면을 이루게 된다.

그리고, 이러한 음극선관은 고진공으로 되어 있기 때문에 외부의 충격에 쉽게 폭죽이 일어날 수 있으므로 이것을 방지하기 위해서 패널(1)이 대기압에 견딜 수 있는 구조 강도를 갖도록 설계한다. 또한, 패널(1)의 스커트(Skirt) 외면에 보강밴드(12)를 장착하여 고진공 상태의 음극선관이 받는 응력을 분산, 내충격 성능을 확보하고 있다.

이러한 종래의 음극선관은 크게 패널(1)과 펀넬(2)로 구성되어지고, 펀넬(2)의 네크 부분에 전자총을 삽입, 배기공정을 통해 진공상태를 만들고 봉입된다. 여기에서, 벌브가 진공상태로 되었을 때, 패널(1)과 펀넬(2)은 상당한 인장, 압축력을 받게 된다. 이 현상으로 인해 패널(1)의 스크린의 특정한 위치에 과도한 인장응력값이 나타나게 된다.

현재, 패널(1)은 대형화 및 평면화 되는 추세이다. 도 2a 및 2b는 각각 내외면이 모두 곡률을 갖는 패널 형태와 외면은 거의 곡률을 갖지 않는 평면형 패널 형태를 나타내는 것으로, 패널의 두께를 두껍게 되고, 이는 패널의 중량이 커져 패널의 제조원가가 높아지고, 프레임 등의 부품들의 대형화로 인해 불리해지는 문제점들이 발생한다.

도 3은 좌측에 외면이 곡률을 갖지 않는 평면형 패널과 우측에 내외면 모두 곡률을 갖는 비평면형 패널 구조를 나타내는 것으로, 평면형 패널은 몰드매치라인에서 실에지라인 까지의 거리(OMH)가 우측의 비평면형 패널보다 크게 형성된다. 이와 같이, 종래의 평면형 패널은 전체적인 두께가 증가함으로써, 로 내에서 패널의열전도 차이로 인하여 내, 외면의 열변화에 대한 패널의 한계응력이 넘어 기본적으로 파손에 대한 한계를 가지고 있는 구조이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특히 열처리 공정 (Stabi, Frit Sealing, 배기)에서 로내 파손율을 낮추고, 동일 관종 사이즈 대비 평면 패널의 무게를 감소시켜 제조라인에서 로내 하중을 격감시키며 ( 29FCD 기준 약 1500Kg ) 동일 관종 대비 경량화, 원가절감 효과를 확보할 수 있는 평면형 컬러음극선관 패널을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 컬러음극선관의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 2a 및 2b는 각각 외면 곡률을 갖는 패널과 곡률이 거의 없는 평면 패널 구조를 나타낸 도,

도 3은 평면형 패널과 곡률 패널의 스커트 부 구조를 나타내는 도,

도 4는 평면형 패널의 설계 인자들을 나타내는 도,

도 5는 패널의 유효화면 사이즈와 패널 내면곡률을 나타내는 도, 및

도 6은 본 발명에 따른 패널의 X-레이 누설량, 열공정 파손율, 및 진공응력 관계를 나타낸 그래프이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 패널 2: 펀넬

3: 섀도우마스크5: 메인프레임

7: 인너실드 8: 전자총

9: 편향장치

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 해결수단은, 외면이 실질적으로 평면이고, 내면은 일정 곡률을 가지며, 상기 내 외면에 대략 수직으로 연장하는 스커트를 구비한 장방형 패널 및 상기 패널의 스커트 실에지부와 결합하는 펀넬을 포함하는 컬러음극선관에 있어서, 패널 유효화면의 단면곡률반경 Rd를 대표값으로 나눈값[Rd/(1.767*대각유효면길이)]를 Rz, 패널 유효화면의 끝단부 두께를 Ts, 패널 스커트와 유효화면 사이의 경계부의 최대 두께를 Tm, 상기 패널 센터 두께를 CFT라 할 때, 다음식, 28 ≤(Ts/Tm) * CFT * Rz ≤36, 바람직하게는 29 ≤ (Ts/Tm) * CFT * Rz ≤34를 만족하는 것을 특징으로 한다.

또한, 패널 유효화면의 대각축상의 단면곡률반경 Rd를 대표값으로나눈값[Rd/(1.767*대각유효면길이)] Rz는 2.7 < Rz < 3.2를 만족하는 좋다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명자는 종래의 평면브라운관(이하 ' FCD'라 칭함)이 지나치게 무겁고 제조 공정 중의 열공정 파손율이 높은 문제점의 원인을 분석한 결과, FCD가 외면은 거의 평면이고 내면은 일정 곡률을 갖기 때문에 패널의 센터 대비 유효화면 끝단부 두께(??지율)가 두꺼워져 무거워지고, 이에 따른 열공정에서 로내 파손이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

FCD는 외면 곡률반경은 30,000R 이상으로 실질적으로 평면이고, 패널 내측은 일정 곡률을 갖고, 상기 내외면에 대략 수직으로 연장하는 스커트를 구비한 패널 및 상기 패널 스커트의 실에지부에 결합된 펀넬을 포함한다.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, FCD 패널은 센터부의 두께 CFT, 대각축상의 패널의 유효화면 끝단의 두께 Ts, 대각축상의 패널 스커트와 유효화면 경계부 사이의 최대 두께 Tm, 패널 내면 곡률값, 즉 상기 유효화면의 대각축상의 단면곡률반경 Rd를 대표값으로 나눈값(Rd/(1.767*대각유효면길이)) Rz로 구분할 수 있다. 본 발명에서 적용하는 상기 유효화면의 대각축상의 단면곡률반경 Rd를 대표값으로 나눈값(Rd/(1.767*대각유효면길이)) Rz는 관종에 따라 2.7 < Rz < 3.2 정도의 값을 갖는다. 위에서는 패널의 유효화면 끝단부 두께 Ts를 대각축상으로 한정하여 설명하였으나, 단축 및 장축 상의 유효화면 끝단부 두께로 설정할 수도 있다. 상기 경계부 두께 Tm도 대각축상 뿐 만아니라 단축 및 장축 상에서의 경계부 두께로 설정할 수 있다. 상기 단면곡률반경 Rd도 대각축상 뿐 만아니라 단축 및 장축 상 단면곡률반경으로 설정할 수 있다.

패널 센터부 두께 CFT는 패널 무게와 X-레이 투과율을 고려하여 설계해야 하고, 패널의 유효화면 끝단의 두께 Ts, 패널 스커트와 유효화면 경계부 사이의 최대 두께 Tm, 유효화면의 대각축상의 단면곡률반경 Rd를 대표값으로 나눈값(Rd/(1.767*대각유효면길이)) Rz는 패널의 무게, 제조 공정 중의 열공정파손, 패널의 진공응력을 고려하여 설계하여야만 한다. 본 발명자는 상술한 인자들이 관계하는 식 (Ts/Tm) * CFT * Rz을 도출하여 실험한 결과 도 6에 나타낸 바와 같은 그래프를 얻었다.

일반적으로, 칼라음극선관은 전자총에 의한 전자빔의 방출로 인하여 X-레이가 패널을 뚫고 나오게 되는데, 이 양이 미미하지만 안전을 위하여 상한치를 규격으로 정해놓았다. X-레이는 아노드 전압에 따라 크게 달라지는데 예를 들면 약 41KV에서 0.5 mR/h 이하이어야 한다. 도 6에 나타난 그래프(◇)에서 (Ts/Tm) * CFT * Rz의 값이 28 미만(29인치 FCD의 경우 CFT의 절대값이 11.5mm)일 경우, X-레이의 안전을 보장할 수가 없어진다. 따라서 본 발명의 (Ts/Tm) * CFT * Rz의 값의 하한치는 28 이상의 값을 가져야 한다. 바람직하게 X-레이에 의한 안전규격의 안전한 수준을 만족하기 위해서는 (Ts/Tm) * CFT * Rz이 29 이상이면 보다 좋다.

반대로, (Ts/Tm) * CFT * Rz의 값이 36(29인치 FCD의 경우 CFT의 절대값이 13.5mm)을 넘을 경우, X-레이의 안전을 충분히 보장할 수 있지만 패널 대각 코너부에서 줄어드는 절대량이 미미하여 무게의 줄어드는 양이 0.7Kg에 불과하다. 통상패널두께의 절대량은 상하 0.6mm의 여유를 가지고 있다. 따라서 종래의 (Ts/Tm) * CFT * Rz 의 허용오차 내에서는 하한값 37.2 이다. 물론 실제 생산에서는 허용오차를 줄이는 것이 관례이므로 (Ts/Tm) * CFT * Rz 값이 37.2까지 내려가는 것은 볼 수가 없다. 따라서 바람직하게는 (Ts/Tm) * CFT * Rz 의 값이 34 이상 으로 하지 않는 것이 무게의 감소 측면에서 보다 좋다.

또한, 음극선관은 크게 패널(1)과 펀넬(2)로 구성되어지고, 펀넬(2)의 네크 부분에 전자총을 삽입, 배기공정을 통해 진공상태를 만들고 봉입된다. 이러한 배기공정을 통하여 진공상태에서 봉입됨으로 인하여 패널부에 진공응력이 걸리게 된다. 따라서 패널 및 펜널은 이러한 진공응력에 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.

이때, 배기공정을 거친 음극선관에는 진공응력(STmESS)이 걸리게 되는데 통상 100 Kg/㎠를 넘지 않는 것이 안전계수 2.4에서 바람직하다. 도 6의 그래프(△)에서와 같이, (Ts/Tm) * CFT * Rz값이 28이상이면 진공응력(STmESS) 100 Kg/㎠을 만족할 수 있다. 도 6의 그래프(△)에서는 (Ts/Tm) * CFT * Rz값이 28일 경우 진공응력(STmESS) 100 Kg/㎠을 다소 넘는 것으로 표시되어 있지만, 음극선관의 크기에 따라 10%의 가감은 밴드 설계에 따라 바꿀 수 있다. 바람직하게, (Ts/Tm) * CFT * Rz값을 29 이상으로 하는 것이 진공응력 및 X-레이계수를 감안하여 보다 좋다.

반대로, (Ts/Tm) * CFT * Rz값이 36을 넘으면 종래 음극선관에 비하여 코너부 절대 두께의 변화가 미미하여 도 6의 그래프(○)와 같이 열공정파손의 개선 및 글라스 생산성 향상의 기대효과가 미미하다. 도 6의 그래프(○)에서 열공정 파손율이 0.5%면 매우 작은 것 같지만 CRT 산업은 대규모 장치 산업으로 업체당 많게는연간 100만대 이상, 적게는 수십만대에 이르기 때문에 전체 규모로 볼 때 엄청난 원가 절감을 이룰 수 있다. 따라서, 열파손 및 패널 생산을 용이하게 하여 단가를 낮추기 위해서는 (Ts/Tm) * CFT * Rz값을 34이하로 설정하는 것이 좋다.

상술한 바와 같이, 종래의 칼라음극선관의 무게를 줄임과 동시에 패널의 코너부의 절대두께를 줄임으로써 종래의 칼라음극선관이 지니고 있던 문제점 중 열파손 및 생산성 저하와 그에 따른 단가상승 등의 단점을 보완할 수 있다. 아래 표1은 종래 패널과 본 발명의 비교 자료이다.

	종래 패널	본 발명 패널
	(Ts/Tm)*CFT*Rz	무게(Kg)	(Ts/Tm)*CFT*Rz	무게(Kg)
유효면	종횡비	기준값	기준값	하한값	상한값	하한값	상한값
590㎜	4:3	36.5	14.7	30	35	13.52	14.41
676㎜	4:3	39.5	23.45	28	36	20.74	22.8
660㎜	16:9	36.6	18.9	31	35	17.2	18.39
756㎜	16:9	36.5	27.2	31	35	24.88	26.77

위의 표1에서 보듯이 종래의 패널과 비교하여 본 발명의 패널은 패널의 전체면에서 6%정도의 무게가 감소를 하며 이전의 FCD가 가지고 있던 대각 코너부의 두께가 4%∼6%정도 감소하여, 패널생산 업체의 유리사용량 감소 및 대각 코너부의 두께 감소로 인한 생산성 향상으로 패널의 단가를 인하할 수 있으며, 종래 평면관에 비해 상대적으로 길이가 짧아져서 음극선관의 전체 길이를 줄일 수가 있다. 또한 CFT가 줄어듦으로 인하여 휘도균일성(B/U)에는 거의 영향을 미치지 않고 휘도의 개선이 가능하다. 종래 평면관의 주요 문제점으로 지목되고 있는 로내 열파손(열공정 파손)에 대해서도 많은 개선효과를 기대할 수 있는데 이는 코너부의 절대 두께의 감소로 인하여 잠열이 줄어듬으로 인하여 코너부에서 발생이 빈번하였던 내외 온도차이에 의한 크랙에 대응하기가 용이하여졌다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 패널의 CFT 를 조절하여 동일 사이즈 관종 대비 유효면 사이즈는 동일하면서 패널의 무게를 감소시키고, 특히 코너부의 절대 두께를 감소함으로 인하여 전체적으로 평면음극선관의 무게를 경량화하고 패널의 구조개선으로 인하여 로내 열파손을 저감시키는 효과가 있다. 동시에 패널 생산에 있어서 생산성의 증대로 인하여 제공 단가를 인하할 수 있다. 또한 CFT의 축소로 인하여 화면의 밝기가 개선되어 음극선관의 휘도 품위개선을 이룰 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 외면이 실질적으로 평면이고, 내면은 일정 곡률을 가지며, 상기 내 외면에 대략 수직으로 연장하는 스커트를 구비한 장방형 패널 및 상기 패널의 스커트 실에지부와 결합하는 펀넬을 포함하는 컬러음극선관에 있어서,

   패널 유효화면의 단면곡률반경 Rd를 대표값으로 나눈값[Rd/(1.767*대각유효면길이)]를 Rz, 패널 유효화면의 끝단부 두께를 Ts, 패널 스커트와 유효화면 사이의 경계부의 최대 두께를 Tm, 상기 패널 센터 두께를 CFT라 할 때, 다음식, 28 ≤(Ts/Tm) * CFT * Rz ≤36 을 만족하는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.
2. 제 1항에 있어서,

   29 ≤ (Ts/Tm) * CFT * Rz ≤34를 만족하는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.
3. 제 1항에 있어서,

   2.7 < Rz < 3.2를 만족하는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 Rd가 대각축상의 단면곡률반경이고, Ts가 대각축상의 패널 유효화면의 끝단부 두께이고, 상기 Tm이 대각축상의 패널 스커트와 유효화면 사이의 경계부 최대 두께인 것을 특징으로 하는 컬러음극선관.