KR20040071443A - 평면음극선관의 밴드 체결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평면음극선관에 관한 것으로서, 특히 펀넬의 구조 및 밴드 체결방법을 개선함으로써, 음극선관 내부의 진공에 의해 발생하는 패널의 꺼짐 및 음극선관의 응력을 작게 한 평면음극선관의 밴드 체결구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 평면음극선관의 밴드 체결구조는 본 발명에 따른 평면음극선관의 밴드 체결구조는 음극선관 내부가 진공이 됨에 의해 평면음극선관의 패널이 대기압에 의해 압력을 받고 있는 평면음극선관에 있어서,

밴드를 설치하기 위해서 펀넬의 상단부에 패널과 수직한 직선구간을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 평판 패널의 두께를 보다 얇게 형성할 수 있게되어 패널의 제조 원가를 절감하게 되고, 패널과 펀넬을 봉합하는 프리트 실링 공정과 배기 공정에서 패널 내외면의 온도 차이를 줄일 수 있으므로 프리트 실링이나 배기 공정에서 발생하는 벌브 파손을 줄일 수 있고 더불어 프리트 실링 공정이나 배기 공정의 시간을 줄일 수 있게 되며, 밴드를 펀넬에 체결함으로써 진공에 의해 발생하는 패널의 변형을 회복시켜주고, 펀넬 형상 개선으로 인해 진공에 의해 발생하는 패널과 펀넬의 변형 각도 차이를 줄여 줌으로써, 진공응력을 저감하여 방폭유리를 사용하지 않아도 되는 효과를 갖는다.

Description

평면음극선관의 밴드 체결구조{Structure for Equipping Band in a Plane Cathode Ray Tube}

본 발명은 평면음극선관에 관한 것으로서, 특히 펀넬의 구조 및 밴드 체결방법을 개선함으로써, 음극선관 내부의 진공에 의해 발생하는 패널의 꺼짐 및 음극선관의 응력을 작게 한 평면음극선관의 밴드 체결구조에 관한 것이다.

도 1은 종래의 평면음극선관의 구조를 보인 개략도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같이 종래의 평면음극선관은 방폭 특성을 가진 방폭유리(1)가 패널(2)전면에 형성되고, 상기 패널(2) 배면에서 프리트글라스를 이용해서 펀넬(3)이 융착되며, 상기 펀넬(3)의 네크부에 R,G,B 3개의 전자빔을 패널(2)쪽으로 방사시키는 전자총(4)이 봉입되어진다.

그리고, 상기 패널(2) 내면에는 전자총(4)으로부터 방사된 전자빔이 부딪혀 각각의 색상을 발현할 수 있도록 R,G,B형광체를 도포시켜 형광막(6)이 형성된다.

또한, 상기 패널(2) 전면에는 공극 형상의 무수히 많은 구멍이 뚫린 인장 되어진 새도우마스크(7)가 레일(8)에 의해 상기 패널(2) 내면과 일정한 간격을 유지하여 지지된다.

그리고, 상기 패널(2)의 모서리에는 음극선관을 모니터나 TV 샤시에 고정시키기 위한 러그(9) 및 밴드(10)가 체결된다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 종래의 평면음극선관의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선, 전자총(4)에서 발사된 전자가 패널(2)의 내면 도포된 형광체 입자를 타격하게 되면, 형광체 내의 전자가 여기 되었다가 기저 상태로 떨어지면서 발생하는 에너지 차이에 의해 발광, 화면이 재현된다.

이때, 전자 방출을 쉽게 하기 위해 음극선관 내부를 10^-7~ 10^-8torr정도의 진공상태를 유지하도록 배기공정을 거치게 된다.

종래의 평면음극선관의 내부를 진공상태로 유지하기 위한 배기공정에 대하여 간단히 설명하면, 완전 평판형상인 패널(2)이 펀넬(3)과 프릿 글라스에 의해 고정된 상태에서 내부를 진공상태로 하기 위해 배기 공정을 거치게 되는데, 이렇게 음극선관 내부가 진공상태를 이루게 되면 외부와의 압력 차이에 의해 음극선관 유리인 패널(2)과 펀넬(3)의 외면이 1기압 즉 1.01325×105N/㎡의 압력을 받게 된다.

이에 따라, 배기공정을 마친 평면음극선관은 대기압에 의해 내주면으로 수축이 일어나게 되고, 특히 평면 패널(2)은 음극선관의 내면으로 수축이 일어남으로 인해 음극선관 내부로 함몰되는 현상이 발생하는데, 이 때 발생하는 패널(2)의 변형에 의해 음극선관의 특성에 매우 나쁜 영향을 미치게 된다.

도 2는 종래 기술에 따른 밴드체결에 의한 패널의 변형을 보인 개략도 이다.

동 도면에서 보여지는 바와 같이, 배기 공정 후 평면음극선관을 모니터나 TV샤시에 고정시키기 위한 목적으로 패널(2)의 외주면에 러그(9)와 밴드(10)로 구성되는 밴드결합체를 인장력을 가한 상태로 체결하게 되면, 밴드(10)의 체결장력이 "a"방향으로 작용되고, 이에 따라 "b"방향 및 "c"방향으로의 패널(2)의 변위가 발생되어 패널(2)의 함몰 현상은 더욱 더 심각하게 이루어지게 된다.

즉, 종래의 밴드 체결구조에서는 진공 배기공정시 벌브(bulb)의 관축 내부방향으로 변형이 발생된 패널(2)의 측면에 체결장력을 갖는 밴드(10)를 체결함으로써, 패널(2)의 변형이 더욱 심화되고, 이에 따라 패널(2)과 펀넬(3)의 봉합면 부근에서 발생하는 진공응력이 더욱 커지게 되므로 상기 벌브에 가해진 영구응력은 진공배기에 의한 응력에 밴드(10)의 체결시 발생된 영구응력이 더해진 결과를 초래하게 된다.

그러므로, 평면음극선관용 평면 패널(2)의 두께는 기존의 곡률이 있는 음극선관보다 중앙부의 두께를 더 두껍게 형성한다.

그러나, 상기 패널(2)의 두께를 두껍게 설정함에 따라 다음과 같은 문제점이 발생된다.

우선, 상기 평면음극선관 제조 공정 중 음극선관 내부를 진공으로 만드는 배기 공정에서 음극선관 내 표면에 흡착되어 있는 가스를 방출하기 위해서 음극선관을 340~360℃ 정도로 가열한다.

이 때, 노(爐) 내부의 히터(Heater)에서 나온 열은 대류에 의해 음극선관의 외면을 가열하고, 음극선관 외면에 가해진 열은 전도현상에 의해 음극선관 내 표면으로 전달된다.

유리의 열전도도(Thermal Conductivity)는 약 0.92×10^-3(W/mm*K)정도인 반면, 금속 레일(8)은 약 22.8(W/mm*K)정도로 유리가 금속에 비해 상대적으로 낮다.

여기서, 열전도도는 두께에 반비례하므로, 평면 패널(2)의 두께가 두꺼울 수록 음극선관의 내면과 외면은 온도 차이가 더 커지게 되고 이러한 온도 차이에 의한 열 응력(Thermal Stress)에 의해 음극선관이 공정 중에서 파손되는 경우가 발생하게 된다.

또한, 배기공정 이전에 패널(2)과 펀넬(3)을 프릿 글라스를 이용해서 봉합하여 주는 프릿 실링 공정에서는 프릿 글라스를 고온에서 결정화 시켜서 패널(2)과 펀넬(3)을 봉합해 주게 되는데, 이 때에는 프릿 글라스의 결정화 특성에 의해 음극선관 온도를 약 440℃ 까지 가열하게 된다.

이 때에도 패널(2)의 두께가 두꺼움으로 인해 음극선관내면과 외면 사이에 온도차가 발생하고 이러한 온도 차이에 의해 음극선관의 파손이 발생한다.

이러한, 파손을 막아주기 위해서는 열 공정 시간을 길게 해서 음극선관 내면과 외면간의 온도차를 줄여 주어야 하는데, 이로 인해 열 공정 수율이 나빠지고, 제조에 따른 시간이 길어지게 되며, 또한 열 에너지의 소모량이 많아지는 문제가 발생하게 된다.

또한, 두께가 18.0mm이상인 패널(2)의 광 투과율이 틴트 글래스(Tint Glass; 광 투과율이 두께 10.16mm에서 57%임)인 경우 약 40%미만이고, 다크 틴트 글래스(Dark Tint Glass; 광 투과율이 두께 10.16mm에서 46%임)인 경우에는 약 28%미만이므로 실제로 적용이 불가능하다.

단지, 클리어 글래스(Clear Glass; 광 투과율이 두께 10.16mm에서 86%임)와 세미 클리어 글래스(Semi-Clear Glass; 광 투과율이 두께 10.16mm에서 82%임)의 경우에만 적용이 가능하다는 설계적 제한을 갖게 된다.

또한, 음극선관에 가해진 진공은 음극선관에 영구응력을 형성하게 되는데, 이 영구응력이 너무 클 경우에는 자연 파손의 위험이 있으므로 일반적으로 허용 진공응력을 90kgf/cm2 이하로 규제하고 있다.

종래의 평면음극선관에서는 이러한 진공 응력을 축소시키기 위한 방법으로 패널(2)의 두께와 펀넬(3)의 두께를 함께 두껍게 해서 사용하고 있다.

그리고, 종래의 평면음극선관은 외부 충격에 의한 음극선관의 폭발을 방지하기 위해 방폭유리(1)를 패널(2)의 전면에 광경화성 수지를 이용하여 부착하여 사용하게 되는데, 이와 같이 안전 유리와 광경화성 수지를 추가로 사용함에 따라 음극선관의 제작에 따른 재료비가 증가하게 되는 문제를 갖게 된다.

특히, 모니터용 패널은 화면상에 기포 등 기타의 이 물질에 대한 규격이 매우 엄격한데, 패널(2) 위에 방폭유리(1)를 부착함으로써, 화면상에 기포 등의 이 물질에 의한 불량이 발생할 가능성이 매우 커지고, 부착 공정에서 광경화성 수지를 주입하는 과정에 이 물질이나 기포가 유입되어 불량을 유발할 수 있게 되는 문제를 갖게 됨과 동시에, 이러한 부착공정에서의 청정도를 유지하기 위해서는 별도의 설비를 갖춘 공간에서 실시하여야 하는 어려움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 펀넬의 구조를 응력 저감형으로 개선하고, 밴드를 펀넬의 상단부에 체결되도록 함으로써 패널의 변형을 회복시킬 수 있도록 하는 평면음극선관의 밴드 체결구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 평면음극선관의 구조를 보인 개략도.

도 2는 종래 기술에 따른 밴드체결에 의한 패널의 변형을 보인 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 펀넬 형상 및 밴드 체결구조를 보인 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 밴드체결에 의한 패널의 변형을 보인 개략도.

도 5는 본 발명에 따른 펀넬의 단면을 각 축 방향에서 보인 개략도.

도 6은 평면음극선관의 진공에 따른 최대 인장 응력 발생을 보인 개략도.

도 7은 평면음극선관의 내부 진공에 따른 패널의 변형 각도(θ_p)와 펀넬의 변형 각도(θ_f)를 보인 개략도.

도 8은 본 발명에 따른 평면음극선관의 수평축에서의 패널과 펀넬이 이루는 접합각을 보인 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 방폭유리 2: 패널

3: 펀넬 4: 전자총

5: 전자빔 6: 형광막

7: 새도우마스크 8: 레일

9: 러그 10: 밴드

103a: 직선구간

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평면음극선관의 밴드 체결구조는 음극선관 내부가 진공이 됨에 의해 평면음극선관의 패널이 대기압에 의해 압력을 받고 있는 평면음극선관에 있어서,

밴드를 설치하기 위해서 펀넬의 상단부에 패널과 수직한 직선구간을 가지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 평면음극선관의 밴드 체결구조는 음극선관 내부가 진공이 됨에 의해 평면음극선관의 패널이 대기압에 의해 압력을 받고 있는 평면음극선관에 있어서,

밴드를 설치하기 위한 펀넬 상단부의 패널과 수직한 직선구간이 대각축에만 존재하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 펀넬 형상 및 밴드 체결구조를 보인 개략도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같이 본 발명에 따른 평면음극선관을 모니터 또는 TV의 샤시에 고정시키기 위한 러그(109)를 브라운관에 체결하는 밴드(110)가 패널(102)과근접된 펀넬(103)의 외주면에 고정되어 있다.

이때, 밴드(110)의 체결장력이 600kg_f이상 3000kg_f이하가 되게 유지하여야 된다.

상기와 같은 밴드(110)를 체결함에 있어서, 밴드(110)의 체결 장력이 600kg_f이하인 경우에는 밴드(110) 체결력에 의한 회복력이 10%미만이므로 개선의 효과가 크지 않고, 3000kg_f이상에서는 회복력의 변화가 심하지 않는 문제가 발생된다.

상기 밴드(110)가 체결되는 펀넬(103)의 외주면은 패널(102)과 수직한 직선구간(103a)으로 이루어져 있는데, 이 때 패널(102)과 수직한 직선구간(103a)의 폭이 밴드(110)의 폭보다 넓게 설정되어 있다. 이는, 밴드(110)의 체결력을 안정적으로 유지하기 위함이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 종래와 마찬가지로 패널(102)과 펀넬(103)을 봉합한 상태에서 배기공정을 거치면 패널(102)의 중앙부위가 음극선관의 내부로 함몰되는 수축형상이 발생된다.

이러한 상태에서 밴드(110)에 적당한 인장력을 가한 상태에서 패널(102)과 근접된 펀넬(103) 외주면의 직선구간(103a)에 체결하면 도 4에서 나타낸 바와 같이 A →B →C의 순서로 힘이 작용하여 배기공정에서 발생된 패널(102)의 변위를 원래의 상태에 가깝게 회복시켜 주게 된다.

상기한 바와 같이 펀넬(103)의 외주면에 장력을 가한 상태로 체결되는밴드(110)의 폭과 체결장력과의 관계는 다음의 관계식으로 나타낼 수 있다.

W = T/(t ×σ)--------(1)

상기 식 1에서, W는 밴드의 폭, t는 밴드의 두께, σ는 밴드의 항복 강도를 나타낸 것으로서, 일반적으로 음극선관용 밴드 재료로 쓰이는 재질의 항복강도는 약 32kg_f/cm²정도이고 두께 t는 1.2mm 정도를 사용한다.

따라서, 밴드(110) 체결 장력이 600kg_f이상이 되기 위해서는 밴드(110)의 폭이 최소한 16mm 이상이 되어야 함을 상기 관계식을 통해 알 수 있다.

그러므로, 밴드(110)를 펀넬(102)에 체결하기 위해서는 펀넬(103) 상단부의 패널(102)과 수직인 직선구간(103a)이 최소한 16mm 이상이 되어야 한다.

이와 같이 배기공정에서 발생되는 변위를 밴드(110)의 체결장력에 의해 회복시켜 줌에 따라 패널(102)의 두께를 종래에 비해 상당히 줄일 수 있게 된다.

이에 따라, 패널(102)과 펀넬(103)을 봉합하는 프릿 실링공정 및 배기공정에서 패널(102)의 내주면과 외주면의 온도차이를 줄일 수 있게 된다.

상기한 패널(102)의 두께와 광 투과율과의 관계를 식으로 나타내면 다음과 같다.

T = (1 - R) × e^-kt×100 % --------(2)

여기서, T는 패널의 광투과율, R은 반사율, k는 흡광계수, t는 글래스의 두께를 의미한다.

일반적으로 반사율은 틴트 글래스(Tint Glass)와 클리어 글래스(Clear Glass)가 동일한 0.045값을 사용하고, 흡광계수는 틴트 글래스의 경우 0.04626이고 클리어 글래스는0.00578의 값을 사용한다.

상기 관계식에 따르면, 틴트 글래스를 이용할 경우 패널(102)의 두께가 18.0mm인 경우 광투과율이 40%미만이 된다.

이로 인해, 본 발명은 패널(102)의 두께를 줄일 수 있기 때문에 클리어 글래스 뿐 만 아니라 틴트 글래스까지 적용할 수 있어서 설계의 제한이 줄어든다.

그리고, 상기 밴드(110)의 체결력에 의해 펀넬(103)에 가해지는 단위 면적당 압력(P)은 다음의 관계식과 같다.

P = σ×t / R-------(3)

상기 (2)식에서, P는 단위 면적당 가해지는 압력, t는 밴드의 두께, R은 밴드와 체결되는 부위의 펀넬 곡률반경을 나타낸다.

도 5는 본 발명에 따른 펀넬의 단면을 각 축 방향에서 보인 개략도로서, 수평축(H축), 수직축(V축), 대각축(D축)의 곡률 단면을 나타낸다.

동 도면에서 보여지는 바와 같이 대각축의 곡률반경이 수평이나 수직축의 곡률반경에 비해 보다 크게 나타난다.

일반적으로 음극선관의 펀넬(103)은 종횡비가 3:4인 장방형으로 되어 있다. 특히, 수평축(H축)과 수직축(V축)의 곡률 반경은 20 ~ 50R 정도인 반면, 대각축(D축)의 곡률반경은 5000R ~ ∞정도를 갖는다.

이는, 대각축(D축)에서의 밴드 체결력이 수평축(H축)과 수직축(V축)에서의밴드 체결력에 비해 100배 이상 차이가 나는 것을 알 수 있다. 이에 따라서, 상기 펀넬(103)에 밴드(110) 체결을 위해 형성한 직선구간(103a)를 대각축(D축)에만 형성하는 것이 가능해 진다.

도 6은 평면음극선관의 진공에 따른 최대 인장 응력 발생을 보인 개략도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같이 진공에 의해 음극선관에 발생하는 최대 인장 응력은 패널(102)과 펀넬(103)의 접착부인 모서리부에서 최대를 이루게 된다.

이러한, 인장 응력은 패널(102)과 펀넬(103)의 융착면에서 발생하는 밴딩(Bending)의 불연속성에 의해 발생한다.

도 7은 평면음극선관의 내부 진공에 따른 패널의 변형 각도(θ_p)와 펀넬의 변형 각도(θ_f)를 보인 개략도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같이 점선은 진공에 의한 변형 전의 패널(102) 및 펀넬(103)의 형상이고, 실선은 변형 후의 패널(102) 및 펀넬(103)의 형상을 나타낸다.

상기 패널(102) 및 펀넬(103)의 변형 전과 후의 변형량이 작을수록 패널(102)과 펀넬(103)의 변형 각도 차이가 작아지게 되고, 패널(102)과 펀넬(103)의 각도를 작게 할수록 패널의 변형 각도(θ_p)와 펀넬의 변형 각도(θ_f)간의 차이를 작게 할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 평면음극선관의 수평축에서의 패널과 펀넬이 이루는 접합각을 보인 개략도로서, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 패널(102)과 펀넬(103)이 이루는 최대 각도를 θ라 할 때 θ를 80도 이하로 함으로써 약 7%정도의 응력 저감효과를 가질 수 있게 된다는 것을 알 수 있었다.

이러한, 결과는 대각축(D축)과 수평축(H축)에 모두 적용이 된다.

그리고, 상기와 같은 본 발명은 대각축, 수직축 그리고, 수평축에서의 패널과 펀넬이 접합하여 이루는 각도가 대각＞수직＞수평 순서로 형성되는 것이 보다 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 기술을 이용할 경우 진공에 의해 발생하는 영구 응력을 밴드의 체결 장력에 의해서 축소 시켜 주기 때문에 패널의 두께가 얇아도 허용 진공 응력을 만족시켜줄 수 있게 된다.

또한, 밴드를 펀넬에 체결함으로써 밴드의 체결 장력으로 진공에 의해 발생하는 패널의 변형을 회복시켜주고 펀넬 형상 개선으로 인해 진공에 의해 발생하는 패널과 펀넬의 변형 각도 차이를 줄여 줌으로써 진공응력을 저감하여 외부의 충격으로부터 음극선관을 보호하는 목적의 방폭유리를 없애는 것이 가능하다.

본 발명은 배기 공정에서 발생하는 패널의 변위를 밴드의 체결 장력에 의해 회복시켜줌으로써, 평판 패널의 두께를 보다 얇게 형성할 수 있게되어 패널의 제조 원가를 절감하는 효과가 있다.

그리고, 패널과 펀넬을 봉합하는 프리트 실링 공정과 배기 공정에서 패널 내외면의 온도 차이를 줄일 수 있으므로 프리트 실링이나 배기 공정에서 발생하는 벌브 파손을 줄일 수 있고 더불어 프리트 실링 공정이나 배기 공정의 시간을 줄일 수 있게 되는 효과를 갖는다.

또한, 밴드를 펀넬에 체결함으로써 밴드의 체결 장력으로 진공에 의해 발생하는 패널의 변형을 회복시켜주고 펀넬 형상 개선으로 인해 진공에 의해 발생하는 패널과 펀넬의 변형 각도 차이를 줄여 줌으로써, 진공응력을 저감하여 방폭유리를 사용하지 않아도 되는 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 음극선관 내부가 진공이 됨에 의해 평면음극선관의 패널이 대기압에 의해 압력을 받고 있는 평면음극선관에 있어서,

   밴드를 설치하기 위해서 펀넬의 상단부에 패널과 수직한 직선구간을 가지는 것을 특징으로 하는 평면음극선관의 밴드 체결구조.
2. 음극선관 내부가 진공이 됨에 의해 평면음극선관의 패널이 대기압에 의해 압력을 받고 있는 평면음극선관에 있어서,

   밴드를 설치하기 위한 펀넬 상단부의 패널과 수직한 직선구간이 대각축에만 존재하는 것을 특징으로 하는 평면음극선관의 밴드 체결구조.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 펀넬의 상단부에 체결하기 위한 밴드의 체결 장력이 600kg_f이상이고 3000kg_f이하인 것을 특징으로 하는 평면음극선관의 밴드 체결구조.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   밴드를 설치하기 위해서 펀넬의 상단부에 패널과 수직한 직선구간을 16mm이상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 평면음극선관의 밴드 체결구조.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   음극선관의 수평축에 접합하는 패널과 펀넬이 이루는 최대 각도인 θ가 80˚이하인 것을 특징으로 하는 평면음극선관의 밴드 체결구조.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   음극선관의 대각축, 수직축 그리고, 수평축에서의 패널과 펀넬이 접합하여 이루는 각도가 대각＞수직＞수평 순서로 형성되는 것을 특징으로 하는 평면음극선관의 밴드 체결구조.