KR20030059883A - 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널 - Google Patents

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KR20030059883A
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Abstract

본 발명은 글래스 패널의 중앙과 주변의 글래스 두께차가 적은 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관에 있어서, 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관용의 저웨지(low wedge) 패널이 폼드 마스크형 평면 칼라 음극선관용의 고웨지(high wedge) 패널보다 패널 전면부 두께가 두꺼움에 따라서, 패널 광투과율 감소에 따른 휘도저하, 패널 중량증가, 음극선관 제조과정의 열처리 공정중 패널 파손율 증가 및 생산속도 저하문제를 해결함과 동시에 내방폭특성의 확보가 가능한 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 패널, 펀넬 그리고 네크로 구성되어 외곽을 형성하는 진공용기와 상기 패널은 외면이 거의 평면으로 구성되고 그 내면은 형광체 스크린이 형성되는 유효면부가 관축에 대해 볼록한 방향으로 곡률을 가지고, 상기 패널 내부에는 패널 내면에 대향하여 그릴 또는 스트라이프형 마스크가 구비되고, 상기 마스크는 수직방향 외측으로 인장된 곡률반경이 무한대를 갖는 마스크 스트레칭형 평면음극선관에 있어서,
상기 패널의 유효화면 대각축의 거리를 Sd, 외면 대각축 곡률반경을 Rdo, 외면 수직축 곡률반경을 Ryo, 내면의 수평축, 수직축 및 대각축의 곡률반경을 각각 Rxi, Ryi, Rdi 패널의 중앙부 두께를 CFT, 유효면 대각 끝단부의 두께를 Tc, 외면곡률의 평면화율을 F라 할 때,
평면화율 F=Rdo/(Sd×1.767)로 정의한 식에서 F>21을 만족하고, Tc / CFT≤1.35를 만족하는 한편, 패널의 내면곡률반경의 구조가 Rdi > (Ryi or Rxi)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 마스크 스트레칭형 평면 음극선관용 패널을 제공한다.

Description

마스크 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널{Panel for CRT of mask stretching type}
본 발명은 칼라 음극선관의 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패널의 형상을 개선하여 휘도 저하 및 내방폭특성이 향상된 칼라 음극선관의 패널에 관한 것이다.
일반적인 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관의 구조를 도 1에 도시하였다.
도면을 참조하면, 전면에 위치한 장방형의 패널(20)과 상기 패널(20)의 후면에 위치한 펀넬(12), 그리고 상기 펀넬(12)의 후방 끝단에서 연장 연결된 네크(6)로 구성된 진공용기가 그 내부에 전자의 원활한 비행을 위해 약 10-7Torr의 고진공으로 밀폐되어 있다. 상기 네크(6)의 내부에는 적, 녹, 청의 전자빔(2)을 방사하기 위한 전자총(8)이 위치해 있고, 상기 패널(20)의 내측 표면에는 적, 녹, 청의 3색의 형광체 스크린(16)과 색선별을 위한 텐션마스크(18: Tension Mask)가 프레임(15: Frame)에 의해 음극선관의 수직축 방향으로 스트레칭되어 형성되어 있으며, 전자총(8)에서 방사된 전자빔(2)이 외부에 형성된 편향요크(4)에 의해 제어되어 형광체 스크린(16)에 적절히 조사됨으로써 화상을 구현하게 되어 있다.
텐션마스크(18)와 프레임(15) 조립구체는 그림 도 2에 도시된 바와 같이 그릴 또는 스트라이프형의 전자빔 투과공(18a)이 형성된 텐션 마스크(18)가 장변 양단이 프레임(15)에 용접고정 되어지며 프레임(15)의 압축반력에 의해 그릴과 평행한 방향 즉 수직방향으로 인장력을 받고 있다. 텐션마스크(18)의 수직방향의 곡률은 직선으로 되어있고, 수평방향으로는 패널(20)의 내면곡률과 유사하게 관축에 대해서 볼록한 방향으로 소정의 곡률반경(Rm)을 갖는다. 텐션마스크(18) 상에 형성된 전자빔 투과공(18a)은 수평방향으로 소정의 피치(Ph:Pitch)를 가진다.
한편 전자빔(2)의 원활한 비행을 위해 음극선관 내부를 진공으로 유지시키기 위한 진공용기(1)의 전면을 구성하는 패널(20)의 구성을 도 3a와 도 3b에 각각 도시하였다.
전체적으로 장방형 구조의 패널(20)은 형광체 스크린(16)이 형성되는 유효면부(22)와 수직축 양끝단에서 수평방향으로 형성된 장변부(24)와 수평축 양끝단에서수직방향으로 형성된 단변부(26) 및 대각축 양끝단을 이루는 코너부(28)로 구성되며 상기 3부분은 유효면부(22)의 가장자리에서 관축의 후방으로 절곡된 형태의 스커트부(29)가 각각 형성되어 있다.
도 4에 유효면부(22)의 형상을 도시하였다. 유효면부(22)의 외면을 거의 육안으로 관찰시 거의 평면으로 느낄 정도의 외면 곡률반경 Ro를 가지며, 내면곡률은 통상 비구면형태의 곡률로 이루어져 있으며, 좀더 상세하게는 수직방향으로 수직내면곡률반경 Riv, 수평방향으로 수평내면곡률반경 Rih 및 대각방향으로 대각내면 곡률반경 Rid의 3가지의 대표곡률로 표현가능하다.
종래의 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관용 패널의 상기 3값 들은 통상 Riv > Rid > Rih 또는 Riv≒Rid > Rih의 형태로 구성된다. 또한 통상 Riv/Rid 비는 1.00~1.20 범위에, Riv / Rih 비는 0.36~1.5의 범위를 가진다. 한편, 웨지량(패널 중앙부 두께와 패널 유효면 대각 끝단부의 두께의 비 즉, Tc/CFT)는 통상 1.3 내외로 이루어져 있다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 종래의 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관용 패널의 내면곡률 Ri의 결정배경을 살펴보면 다음과 같다.
도 5a 는 종래 폼드마스크(Formed mask)형 평면 칼라 음극선관의 기하학적 관계를 나타내고 있으며, 도 5b 는 종래 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관에 대한 패널과 마스크 및 전자빔과의 기하학적인 관계를 도식적으로 나타낸 것이다.
먼저 도 5a의 폼드마스크형 평면 칼라 음극선관을 보면, 전자빔(2)이 폼드마스크(19) 투과공을 통해 패널 내면에 도달후의 인접 전자빔과의 간격을 일정하게배열시키는 정도를 나타내는 빔배열(GR)값을 최적의 상태인 1의 값으로 유지되도록 하기 위해서는, 패널 내면곡률 Ri', 폼드마스크 곡률 Rm, 전자빔 간에 다음과 같은 기하학적인 관계가 있다.
상기 GR: 인접 전자빔 간의 빔배열,
S: 편향중심DC상의 중앙 전자빔과 주변 전자빔 간의 거리,
Q: 전자빔 경로상의 패널 내면과 마스크 사이의 거리,
Ph: 전자빔이 도달한 위치에서의 마스크 투과공과 인접 투과공간 거리,
L: 전자빔이 도달한 위치에서의 편향중심과 패널내면 사이의 직선거리.
상기 관계식에서, 전자빔이 패널 중앙에 조사되는 것을 기준으로 할 때, 주변부 방향으로 전자빔이 조사될 수록 L값이 증가됨으로 Lo(패널 중앙에서 거리) < L'(패널 주변부에서 거리)의 형태로 변화됨으로 GR=1로 유지시키기 위해서는 Q값이 주변부로 갈수록 증가되어야 하므로 Qo(패널 중앙부에서의 거리)<Q'(패널 주변부에서의 거리)의 관계가 요구된다. 폼드 마스크형 평면 칼라 음극선관에서는 주변부에서 요구되는 Q값 증가분을 마스크의 형상을 변형시킴으로써 대응이 가능하다. 따라서 패널의 내면곡률을 결정할 때, 패널 두께에 따른 이미지 부상효과 및 진공시 기계적인 강도등만을 고려하여 설계가 가능하다.
패널 내면의 수직, 수평, 대각방향 곡률반경의 구조가 패널 진공응력구조에 유리한 통상 Rid > Rih > Riv 형태로 이루어져 있다.
한편, 도 5b에서와 같이 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관에서는 색선별 마스크가 수직방향으로 스트레칭되는 텐션마스크(18) 방식임에 따라서 수직축을 기준으로 패널 중앙과 주변(6,12시 방향)의 Q값이 폼드 마스크형 평면 칼라 음극선관과는 반대로 Qo(중앙)>Q'(주변:6,12시)의 형태가 되어 수직축 주변부(6,12시)로 갈수록 상기식에서 GR값이 1보다 작아진다. 폼드마스크(19)와는 달리 텐션마스크(18)는 구조적으로 수직방향의 곡률이 무한대(직선)이므로 GR=1로 유지시키기 위해 요구되는 Q값 변화에 대응할 수 가 없는 기술적인 어려움이 있다.
이와 같이 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관에 있어서는 마스크 곡률을 이용한 Q값 변화에 대응이 안되므로 도 4의 패널내면 수직방향 곡률반경 Riv 를 수평곡률반경 Rih 및 대각곡률반경 Rid 보다 크게 형성한다. 즉 Riv 를 더욱더 플랫한 방향으로 증가시켜 상기 요구되는 Q값 증가분에 대응한다. 결국 각축상의 곡률반경 구조는 Riv > Rid > Rih 또는 Riv ≒ Rid > Rih로 통상 이루어져 있다.
화면품질을 최적으로 유지시키기 위해 요구되는 GR값은 통상 1±0.03의 범위를 만족해야 하는데, 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관에 각축상의 패널 내면 곡률반경 구조를 전술한 구조가 아닌 폼드 마스크용 패널의 내면곡률 구조, 즉 Rid > Rih > Riv 구조로 형성할 경우 상기 GR값이 약 0.80 이하가 되어, 음극선관의 기본적인 화상표현을 할 수 없을 정도로 화상이 열화된다.
전술한 바와 같은 종래의 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관의 패널 내면구조 즉, Riv > Rid > Rih 도는 Riv ≒ Rid > Rih의 구조로서 수직방향 내면곡률이 수평 또는 대각 곡률보다 플랫한 구조는 동일한 웨지량(패널 중앙부 두께 기준으로 한 패널 유효면 대각 끝단부의 두께 비)기준시 수직방향의 패널 글래스 두께가 대각 또는 수평방향보다 얇아진다.
이러한 구조는 음극선관 진공용기를 진공 배기할 시 패널부의 진공응력이 증가되어 안전문제가 심각하게 대두된다. 상세하게 설명하면, 패널(20)과 펀넬(12)로 형성된 진공용기(1)를 그 내부를 진공배기 시킬 경우, 특히 패널부(20)에 강한 인장응력이 발생되는데, 이러한 현상을 도 6에 도시하였다.
도 6 은 진공배기에 따른 진공용기의 변형을 나타낸다. 진공배기시 패널 유효면부(22)는 패널(20) 중앙을 정점으로 내측방향으로 변형되고, 패널 스커트부(29)는 외측방향으로 변형된다. 이러한 변형에 따라 특히 외면이 평면인 패널의 유효면부(22)의 가장자리부는 강한 인장응력이 걸리는데 최대 인장응력 부위는 구조역학적으로 패널 유효면의 수직방향 끝단부(Ev)에서 최대응력이 존재한다. 이러한 응력발생 경향을 종래의 패널 구조와 비교해보면, 요구되는 Q값 증가분에 대응하기 위해 내면 곡률반경을 증가시킨것에 기인된 수직방향의 글래스 두께감소가 최대 인장응력 발생부위와 맞물려 응력이 극단적으로 증가하게 되어 내방폭 특성 저하로 심각한 안전문제를 유발시킨다.
예로서 32V 형 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관의 경우 인장응력이 약 12Mpa이상 발생되어 한계허용 인장응력 10Mpa를 초과한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 종래에는 도 5b에서와 같이 패널외면을 일정두께 a 만큼 증가시킴으로써 유효면부의 응력발생을 억제하고 있다. 그러나 이러한 해결방법은 폼드마스크형 평면 칼라 음극선관 대비 패널의 중앙부 두께가 극단적으로 증가된다.
일예로 32V형인 경우 폼드마스크형의 경우 패널 중앙부 두께가 15t인 반면, 마스크 스트레칭형은 패널 중앙부 두께가 21.5t로서, 약 43%의 두께 증가를 초래한하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 패널 두께 증가는 광투과율이 낮아져 휘도특성이 나빠지고, 음극선관 제조과정의 열처리공정 중 파손율이 증가하며, 열공정 인덱스 저하를 가져올 뿐만 아니라, 패널 중량증가에 따른 자재비 및 생산비 증가를 초래하는 문제점이 있다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 글래스 패널의 중앙과 주변의 글래스 두께차가 적은 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관에 있어서, 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관용의 저웨지(low wedge) 패널이 폼드 마스크형 평면 칼라 음극선관용의 고웨지(high wedge) 패널보다 패널 전면부 두께가 두꺼움에 따라서, 패널 광투과율 감소에 따른 휘도저하, 패널 중량증가, 음극선관 제조과정의 열처리 공정중 패널 파손율 증가 및 생산속도 저하문제를 해결함과 동시에 내방폭특성의 확보가 가능한 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 종래 일반적인 평면형 칼라 음극선관의 구조를 개략적으로 도시한 절개 단면도.
도 2 는 종래 텐션마스크와 프레임의 조립구체를 도시한 사시도.
도 3a와 도 3b는 종래 패널구조를 도시한 평면도 및 단면도.
도 4 는 종래 패널의 유효면부 구조를 도시한 사시도.
도 5a는 종래 폼드 마스크형 평면 칼라 음극선관의 패널과 마스크 및 전자빔과의 기하학적인 관계를 도시한 개념도.
도 5b는 종래 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관의 패널과 마스크 및 전자빔과의 기하학적인 관계를 도시한 개념도.
도 6 은 종래 진공배기후의 음극선관의 변형 및 응력구조를 도시한 단면도.
도 7 은 본 발명에 의한 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관의 패널 유효면부를 도시한 사시도.
도 8a와 도 8b는 본 발명이 적용된 평면형 패널의 수직단면을 도시한 단면도.
도 9 는 본 발명의 마스크 스트레칭형 평면 칼라 음극선관의 패널과 마스크및 전자빔과의 기하학적인 관계를 도시한 개념도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
Ro: 패널 유효면부의 외면곡률
Rxo: 패널 유효면부의 수평축상 외면곡률반경
Ryo: 패널 유효면부의 수직축상 외면곡률반경
Rdo: 패널 유효면부의 대각축상 외면곡률반경
Ri: 패널 유효면부의 내면곡률
Rxi: 패널 유효면부의 수평축상 내면곡률반경
Ryi: 패널 유효면부의 수직축상 내면곡률반경
Rdi: 패널 유효면부의 대각축상 내면곡률반경
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 패널, 펀넬 그리고 네크로 구성되어 외곽을 형성하는 진공용기와 상기 패널은 외면이 거의 평면으로 구성되고 그 내면은 형광체 스크린이 형성되는 유효면부가 관축에 대해 볼록한 방향으로 곡률을가지고, 상기 패널 내부에는 패널 내면에 대향하여 그릴 또는 스트라이프형 마스크가 구비되고, 상기 마스크는 수직방향 외측으로 인장된 곡률반경이 무한대를 갖는 마스크 스트레칭형 평면음극선관에 있어서,
상기 패널의 유효화면 대각축의 거리를 Sd, 외면 대각축 곡률반경을 Rdo, 외면 수직축 곡률반경을 Ryo, 내면의 수평축, 수직축 및 대각축의 곡률반경을 각각 Rxi, Ryi, Rdi 패널의 중앙부 두께를 CFT, 유효면 대각 끝단부의 두께를 Tc, 외면곡률의 평면화율을 F라 할 때,
평면화율 F=Rdo/(Sd×1.767)로 정의한 식에서 F>21을 만족하고, Tc / CFT ≤1.35를 만족하는 한편, 패널의 내면곡률반경의 구조가 Rdi > (Ryi or Rxi)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 마스크 스트레칭형 평면 음극선관용 패널을 제공한다.
본 발명이 적용된 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관의 구성은 패널의 구조를 제외하고는 일반적인 칼라 음극선관의 구조와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7과 도 8은 본 발명에 의한 칼라 음극선관의 패널에 관한 바람직한 일실시예를 도시한 도면이다.
유효면부의 외면 형상은 외면곡률반경 Ro가 육안으로 관찰시 거의 평면으로 느낄 정도로 충분히 크며, 외면곡률 Ro는 3개의 수평, 수직, 대각축상의 대표곡률로 표현된다. 즉, 수평축상의 외면곡률반경 Rxo, 수직축상의 외면곡률반경 Ryo 및 대각축상의 외면곡률반경 Rdo로 이루어지는데 Rxo, Ryo 및 Rdo가 동일한 단일곡률형태 또는 각각 다른 곡률반경을 가진다.
또한, 패널외면의 대각 유효화면 길이 Sd는 음극선관의 크기에 의해 결정된다. 평면감을 유지하기 위해서 평면감 F는 대각 대표곡률과 대각 유효화면 길이와의 관계를 F=Rdo/(Sd×1.767)로 나타낼 때 F>21의 관계가 만족하는 Rdo값을 가진다.
형광체 스크린이 형성되는 패널 내면형상을 보면, 전술한 외면곡률과 동일한 방법으로 내면곡률 Ri는 3개의 수평, 수직, 대각축상의 대표곡률로 표현된다. 즉, 수평축상의 내면곡률반경 Rxi, 수직축상의 내면곡률반경 Ryi 및 대각축상의 내면곡률 Rdi로 이루어져 있다. 패널 외면곡률과 내면곡률은 패널 중앙부에서 패널 두께 CFT만큼의 거리로 떨어져 있으며, 패널의 유효면 대각 끝단부 두께 Tc를 가지며 패널 내면이 관축에 볼록형상으로 곡률을 가지므로 패널 중앙부 두께 CFT보다 큰 값을 가진다. 여기서 CFT와 Tc사이에는 Tc/CFT≤1.35를 만족하도록 구성되어있다.
그리고 각 축의 대표 내면곡률반경 Rxi, Ryi 및 Rdi 사이에는 다음의 관계가 만족되도록 구성되어 있다.
Rdi > (Ryi or Rxi)의 관계를 만족하면서 0.81 ≤Ryi/Rdi ≤0.99 그리고 0.99 ≤Ryi/Rxi ≤1.35의 관계를 만족하도록 구성되거나, 또는 Rdi > Ryi > Rxi의 관계를 만족하면서 0.81≤Ryi/Rdi ≤0.99 그리고 0.99 ≤Ryi/Rxi ≤1.35의 관계를 만족하도록 구성되어 있다.
또한, 외면곡률과 내면곡률사이의 관계에 있어서는 3축에 대한 내면곡률반경사이에 Rdi > (Ryi or Rxi)의 관계를 만족하면서 외면 수직축상의 외면곡률반경Ryo와 수직축상의 내면곡률반경 Ryi 사이에 0.08 ≤Ryi/Ryo ≤0.11의 관계를 만족하도록 구성되어 있다.
여기서 Ryi/Ryo비의 값이 큰 값을 가질수록 수직축의 웨지율이 작다는 것을 의미한다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널 구조의 기하학적인 의미 및 결정배경을 설명하고자 한다.
구조적으로 볼 때, 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관이 폼드마스크형 음극선관 대비 가장 큰 차이를 갖는 점은 마스크의 수직방향의 곡률반경이 무한대인, 즉 거의 곡률이 없는 점과, 이로 인해 파생되는 결과인 패널의 중앙부 두께 CFT와 패널 유효면 주변부 두께 Tc 간의 두께차 비를 나타내는 웨지비인 Tc / CFT 값이 1.3전후로서, 폼드마스크형의 2.0 전후 대비 작다는 점이다.
이러한 웨지비의 차는 종래의 기술부분에서 이미 설명한 바와 같이 마스크의 수직방향의 곡률반경이 무한대 즉 직선임에 따라서 나타나는 패널 중앙부와 패널 수직방향 주변부(6시, 12시 지점)사이의 전자빔 배열차를 줄이기 위해서 패널의 수직방향 내면곡률을 종래의 폼드마스크용 패널대비 곡률반경을 증가(평면화)시킴으로 인해 나타나는 결과이다.
패널에 있어서, 수직방향 주변부는 역학적으로 가장 취약한 부분으로 설계하기가 용이하지 않다. 이의 해결방안으로 기존과 같은 단순 외면두께 증가(CFT증가)는 2차적인 문제점을 유발하기 때문에 본 발명은 요구되는 빔배열에 대응 가능한 범위에서 패널의 역학적인 응력특성을 확보 가능하도록 패널내면 수직곡률반경을감소시키는 방향으로 전개하였다.
도 9에 본 발명의 패널을 적용시 패널과 텐션마스크 및 전자빔 간의 기하학적인 관계를 도시하였다. 도면의 상단부는 수직방향 편향을, 하단은 수평방향 편향을 나타낸다.
먼저 전자빔이 패널 중앙부를 조사할 경우, 편향장치의 편향중심DC에서의 중앙부 전자빔(또는 수직방향 주변부 전자빔)과 주변 전자빔 간의 거리를 So(또는 Sy), 편향중심 DC에서 패널내면 중앙(또는 패널수직방향 주변)까지의 거리를 Lo(또는 Ly), 패널 중앙부(또는 패널 수직방향 주변)에서 텐션마스크 사이의 거리를 Qo(또는 Qy), 텐션마스크의 홀과 인접홀사이의 피치가 Ph 일 때 텐션 마스크를 통과하여 패널의 중앙부(또는 패널 수직방향 주변)에 도달한 전자빔의 빔배열 GR(또는 GRy)은
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로 표현되는데, 기하학적으로 편향중심 DC에서 패널까지의 거리는 중앙기준의 Lo와 수직방향 주변기준의 Ly가 Lo<Ly의 형태를 가진다. 따라서 식(1)의 GR 및 GRy 가 1이 되기 위해서는 패널과 텐션마스크 사이의 거리는 Qo < Qy 의 형태가 필요하나, 본 발명의 패널 내면 수직축 곡률반경 Ryi가 종래의 마스크포밍형 음극선관용 패널의 곡률반경 대비 큰 것에 기인하여 수직축 주변부에서의 Qy 값이 Qo 대비 적은 값을 가진다. 이 경우 상기식(1)의 GRy가 1보다 적게 되는데, 이의 보상방법으로 편향장치가 수직방향 주변부를 편향할 때 편향 중심 DC에서의 Sy값이 So보다 크게 형성되도록 한다.
이러한 편향장치는 편향장치 내부의 자계를 종래 대비 베럴형 자계화시킴으로써 가능한데, 현재 편향장치의 기술 발달로 Sy 값을 종래 대비 약 10%내외까지 확대가 가능하다. 이 경우 상기식(1)에서 분모항의 L값의 중앙대비 주변의 증가분 Ly-Lo에 대해 분자항의 Q값 증가 요구분 Qy-Qo를 상기 편향장치에 의해 10% 내외로 증가된 S값이 보상을 하게 됨으로써, 전체적으로 패널 수직방향 주변부에서의 GRy 값을 중앙부의 GR값과 동일하게 1로 유지된다.
이론적으로 10%의 S값 증가는 10%의 Q값 감소효과를 가진다고 볼 수 있는데, 이에 따라서 패널 내면을 10%의 Q값 감소분만큼 텐션마스크 측으로 곡률지게 하는 것이 가능하다. 따라서, 패널 내면의 수직방향 곡률반경 Ryi 결정시에는 역학적인 응력 및 글래스의 굴절률에 따른 광원 부상효과와 아울러 편향장치에 의한 패널 수직방향 주변부에서의 S값 증가분을 고려하여 결정할 필요가 있다.
상기의 고려해야 할 점을 토대로 다음의 패널 구조 및 각 축의 내면곡률반경 사이의 관계를 도출하였다. 도 8a와 도 8b는 본 발명의 패널의 내면곡률의 기본적인 구조를 나타내는데 도 8a는 패널의 대각, 단 장축의 내면곡률반경이 Rdi > Ryi > Rxi 형태를, 도 8b는 Rdi > (Ryi or Rxi)의 구조이다. 이는 Ryi의 곡률반경을 종래 대비 감소시킨 구조이며, 상기 각각의 형태는 모두 빔배열 유지를 위해 대각축 내면곡률에 대한 수직축 내면곡률의 비가 0.81 ≤Ryi/Rdi ≤0.99를 만족하면서 수평축 내면곡률에 대한 수직축 내면곡률의 비가 0.99≤ Ryi / Rxi ≤1.35의 범위를 가져야 한다.
또한, 외면곡률과 내면곡률사이의 관계에 있어서는 역학적으로 취약한 지점인 패널 수직방향 주변부의 응력을 고려하여, 3축에 대한 내면곡률반경사이에 Rdi > (Ryi or Rxi)의 관계를 만족하면서, 외면 수직축의 외면곡률반경 Ryo와 수직축의 내면곡률반경 Ryi 사이에 0.08≤Ryi / Ryo ≤0.11의 관계를 만족하도록 구성되어야 한다.
상기의 각 내면곡률반경비 및 외면곡률반경비의 범위의 설정배경을 살펴보면, 대각축 내면곡률에 대한 수직축 내면곡률의 비 Ryi/Rdi 는 그 비가 1 이상일 경우는 곡률반경이 동일하거나 수직축 내면곡률이 큰 값을 가지므로 패널 두께 측면에서 유효면을 기준으로 한 수직축 끝단부의 패널두께가 대각축의 패널 두께보다 현저히 얇아져 기존의 패널 형태를 가짐으로써 진공용기의 진공배기시 수직축 유효면 끝단부의 응력 집중현상이 발생하므로 1이하로 제한되어야 한다. 또한, 상기 Ryi/Rdi 비의 하한값도 제한되어야 하는데, 이는 편향장치가 수직방향 주변부를 편향할 때 편향 중심 DC에서의 Sy값이 기존 편향장치 대비시 증가분에 다라 결정되어야 하며, 그 최대 증가분을 10%로 기준했을 때, Ryi/Rdi 비가 0.80%이하가 될 경우에 패널상의 전자빔 배열의 불일치가 발생하여 GRy 값이 1보다 작아지는 그루핑(grooping)현상이 발생되므로 0.81이상으로 유지되어야 한다.
이하, 수평축 내면곡률 Rxi에 대한 수직축 내면곡률 Ryi의 비 Ryi/Rxi를 설명한다.
상기 곡률비는 결론적으로 진공응력과 패널중량을 고려하여 결정되는 값이다. 패널의 대각축 곡률반경 및 패널 웨지비를 고려하여 대각축 내면곡률반경 Rdi를 설정한후 수직축 끝단부의 진공응력 및 전자빔 배열을 전술한 Ryi/Rdi 의 범위에 따라 결정하고, 이후 수평축 내면곡률반경을 결정하는 방법으로 진행이 되어야 하는데, 수평축 내면곡률반경을 결정시에는 진공응력의 수준과 수평방향 주변부로의 패널중량증가를 고려하여 수평축 내면곡률반경 Rxi를 결정해야 하는데 이때 수직축 곡률반경을 텐션마스크 수평축 곡률 Rxm을 고려해야 하나 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 종래의 스트레칭형 음극선관용 패널에 있어서의 Ryi/Rxi 비를 살펴보면 1.4를 상회하는 수준이다. 이는 수직축 내면 곡률반경(Ryi)이 극단적으로 큰 값을 가짐에 기인한 것이다.
상기 내용을 토대로 볼 때 본 발명의 Ryi / Rxi는 종래대비 적은 값을 유지해야 한다. 이는 수직곡률반경 Ryi가 감소된 것에 기인된 것이며, 종래와 같이 1.4를 상회할 경우 수평축 방향 패널두께가 감소되어 수평축 주변부의 진공응력이 증가하는 결과를 초래한다. 따라서 그 수직축 주변부 응력 및 수평축 주변부의 진공응력을 비교한 결과 1.35이하로 유지가 필요하다.
한편, Ryi / Rxi 비가 1이하의 작은 값을 가질 경우는 수평축 방향 주변부에서의 패널 두께가 증가되어 패널 중량증가의 원인이 된다. 그러므로 불필요한 패널 중량을 방지하기 위하여 Ryi / Rxi 비는 수평축 곡률반경과 수직축 곡률반경이 동일한 수준인 0.99이상으로 형성시키는 것이 필요하다.
외면 수직축의 외면 곡률반경 Ryo와 수직축의 내면곡률반경 Ryi 사이의 비 Ryi / Ryo는 패널 중앙부 두께 CFT와 더불어 패널의 수직축 방향 두께를 결정짓는요소로서, 이론적으로 패널 외면 평면감을 고려하여 결정된 최소의 외면 수직축 곡률반경 Ryo과 전자빔배열 등을 고려하여 결정된 최소 내면곡률반경 Ryi 간의 비를 0.08 ≤Ryi/Ryo ≤0.11로 유지시키는 것이 응력과 중량 측면에서 효율적임을 알 수 있었다.
이상 전술한 바와 같은 패널구조를 채택할 경우, 패널의 역학적으로 가장 취약한 부분인 수직방향 주변부에 대해 국부적인 보완이 가능하므로, 종래와 같이 패널외면 전체의 두께를 증가시키는 것 대비 패널 중량증가 억제, 패널 두께 증가에 따른 음극선관 휘도 특성 저하 억제 등, 평면형 음극선관의 궁극적인 추구방향에 부합할 수 있다.
32V-4:3형 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널에 대해 본 발명을 적용했을 때, 패널의 형상을 다음과 같이 개선가능했다.
표1에 그 결과를 나타내었다. 패널의 외면 수직축 외면곡률반경 Ryo는 평면감 확보를 위해 기존과 같이 100,000mm를 유지하고, 수직축 내면곡률반경 Ryi를 기존의 12,000mm에서 8,700mm로 약 28%감소시켰다. 내면의 수평방향 곡률반경은 텐션마스크의 피치와의 부합을 위해 기존대비 5%를 증가시켰다.
이에 따라서, 전체적인 곡률반경 구조는 Rdi(대각) > Ryi(수직) > Rxi(수평)의 형태를 가진다.
[표 1]
전술한 바와 같은 구조를 채택함에 따른 결과 특성들을 표 2에 나타내었다.
패널의 내면 수직축 외면 곡률반경 Ryo를 약 28%감소시킴으로써, 패널중에서 역학적으로 가장 취약한 부분인 수직방향 주변부에 대해 국부적으로 보완하는 효과를 얻을 수 있다. 이에 따라서 기존대비 패널 중앙부 두께 2.5mm(11.6%), 대각 유효면 끝단부 두께(Tc) 3.5mm(12,5%)의 감소를 시켜 전체적으로 패널중량을 13%저감이 가능했다. 음극선과의 휘도특성과 관련된 패널 투과율도 패널 두께 저감에 따라서 12.3%향상이 가능하였다.
이상과 같은 개선을 하면서도 패널의 진공시 인장응력을, 역학적으로 요구되는 한계인장응력 10Mpa 이하인 9.6Mpa로 저감이 가능하였다.
[표 2]
첫째, 패널의 두께 즉 패널의 중앙부 두께(CFT)를 포함한 유효면 전면의 두께를 저감시킬 수 있다.
둘째, 패널두께 저감으로 인해 음극선관, 특히 평면형 음극선관의 가장 취약적인 중량을 감소시킬 수 있다.
셋째, 패널 두께 저감에 따라 음극선관 제조공정 중 최고 450도 내외에 달하는 열처리 공정 중의 패널을 포함한 음극선관 용기의 파손율을 낮출 수 있다. 글래스 패널의 열공정 중 파손은 패널의 두께 방향 중앙부와 표면부 또는 음극선관 용기의 외면과 내면의 온도차에 따른 열응력에 의해 파손이 발생한다. 따라서 글래스 패널의 두께가 얇아지면 상기의 온도차가 감소되어 열응력 발생이 줄어든다.
넷째, 열공정은 최대 유지온도 약 450도를 기준으로 온도구배가 3~5℃/분 정도인 상승구간과 5~8분 정도인 하강구간으로 구성되는데, 온도 구배가 클 경우 글래스 패널의 중앙과 바깥쪽 간의 온도차가 커지고, 발생 응력이 증가하여 파손율이 증가된다. 패널 두께를 감소시킬 경우 상기 온도차가 감소하므로 열공정 속도를 증가시킬 수 있다.
다섯째, 평면 음극선관용 패널은 곡률을 갖는 음극선관 대비 패널의 평면화에 기인하여 기본적으로 패널의 두께 증가가 발생한다. 특히 웨지비가 낮은 스트레칭형 평면 음극선관은 두께 증가량이 30% 이상이 되어, 패널 광투과율이 저하에 따른 휘도저하가 난제화된다. 따라서 패널 두께 감소의 요구가 증대되고 있으므로 본 발명의 기술을 적용시의 효과는 크다고 볼 수 있다.

Claims (7)

  1. 패널, 펀넬 그리고 네크로 구성되어 외곽을 형성하는 진공용기와 상기 패널은 외면이 거의 평면으로 구성되고 그 내면은 형광체 스크린이 형성되는 유효면부가 관축에 대해 볼록한 방향으로 곡률을 가지고, 상기 패널 내부에는 패널 내면에 대향하여 그릴 또는 스트라이프형 마스크가 구비되고, 상기 마스크는 수직방향으로 인장된 평면음극선관에 있어서,
    상기 패널의 유효화면 대각축의 거리를 Sd, 외면 대각축 곡률반경을 Rdo, 외면 수직축 곡률반경을 Ryo, 내면의 수평축, 수직축 및 대각축의 곡률반경을 각각 Rxi, Ryi, Rdi 패널의 중앙부 두께를 CFT, 유효면 대각 끝단부의 두께를 Tc, 외면곡률의 평면화율을 F라 할 때,
    평면화율 F=Rdo/(Sd×1.767)로 정의한 식에서 F>21을 만족하고, Tc / CFT ≤1.35를 만족하는 한편, 패널의 내면곡률반경의 구조가 Rdi > (Ryi or Rxi)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패널의 각 축상의 내면곡률반경 사이에 0.81 ≤Ryi/Rdi ≤0.99의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패널의 각 축상의 내면곡률반경 사이에 0.99 ≤Ryi / Rxi ≤1.35의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 패널의 내면곡률반경의 구조가 Rdi > Ryi > Rxi의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 패널의 각 축상의 내면곡률반경 사이에 0.81 ≤Ryi / Rdi ≤0.99 그리고 0.99 ≤Ryi / Rxi ≤1.35의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수직축의 외면곡률반경 Ryo와 수직축의 내면곡률반경 Ryi 사이에 0.08 ≤Ryi / Ryo ≤0.11의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널.
  7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 패널의 수직축 내면곡률반경 Ryi와 대각축 내면곡률반경 Rdi 사이에 0.82 ≤Ryi / Rdi ≤0.95를 만족하거나 또는 수직축 내면 곡률반경 Ryi와 수평축내면 곡률반경 Rxi 사이에 1.00 ≤Ryi / Rxi ≤1.30의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 마스크 스트레칭형 칼라 음극선관용 패널.
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