KR100439270B1

KR100439270B1 - 음극선관의 펀넬 구조

Info

Publication number: KR100439270B1
Application number: KR10-2002-0026924A
Authority: KR
Inventors: 홍현수; 김도훈
Original assignee: 엘지.필립스디스플레이(주)
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2004-07-07
Also published as: US6744193B2; JP2003331755A; KR20030089030A; EP1367628A2; US20030214219A1; CN1459819A; JP3782392B2; CN1225002C; EP1367628A3

Abstract

본 발명은 펀넬의 구조를 최적화함으로써 음극선관의 내부 진공압에 의한 응력을 효과적으로 저감하는 칼라 음극선관을 제공하는 것으로, 상기 패널의 유효화면의 가로와 세로 비는 16:9이고, 상기 편향요크의 편향각은 110°이상이고, 패널과 펀넬이 만나는 실면의 장축 외면 끝단과 펀넬의 바디부와 요크부가 만나는 TOR(Top of Round)의 펀넬 장축 외면 끝단을 연결한 장축평가선의 길이를 b_maj라 하고, 상기 펀넬 외면으로부터 상기 장축평가선으로 그은 수직선의 길이가 최대인 장축평가선상의 지점에서 상기 실면의 장축 외면 끝단까지의 길이를 a_maj라 하고, 상기 수직선의 최대 길이를 H_maj라 하고, 유효화면의 장축길이의 1/2을 U_maj라 할 때, 하기 식을 동시에 만족하는 것을 특징으로 한다.

0.33 ≤ Rh_maj/R_maj≤ 0.51

상기 식에서 Rh_maj=H_maj/U_maj이고, R_maj=a_maj/b_maj이다.

본 발명은 종래의 응력이 집중되던 실면과 TOR 부근에서의 응력을 저감시키는 효과가 있다. 또한 진공시 펀넬의 고응력 발생을 저감함으로써 내충격성 확보뿐만 아니라 공정상의 수율도 확보할 수 있다.

Description

음극선관의 펀넬 구조 {A Funnel Structure of The CRT}

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로, 특히 펀넬의 구조를 최적화함으로써 음극선관의 내부 진공압에 의한 응력을 저감하는 칼라 음극선관에 관한 것이다.

종래의 컬러 음극선관은 도 1에 도시된 바와 같이 내측면에 R, G, B의 형광면(3)이 도포되어 있고, 전면부에는 방폭수단이 고정되어 있는 패널(1)과, 상기 패널의 후단에 융착된 펀넬(5)과, 상기 펀넬의 네크부(5-3)에 삽입되어 전자빔(14)을 방사하는 전자총(13)과, 상기 전자빔을 편향시키는 편향요크(10)와, 상기 패널의 내측에 일정한 간격을 두고 장착되어 전자빔이 통과하도록 다수의 구멍이 형성된 새도우마스크(6)와, 상기 새도우마스크가 패널 내면과 일정한 간격을 유지하도록 새도우마스크를 고정 지지하는 프레임과, 음극선관이 외부 지자기의 영향을 적게 받도록 차폐하는 이너쉴드와, 상기 패널의 측면부 둘레에 설치되어 외부 충격을 방지하는 보강밴드(15)로 구성된다.

그리고 전자빔이 소정의 형광체에 정확히 타격되도록 진행궤도를 수정해 주는 마그네트(Magnet)가 있어 순색도 불량을 방지한다.

일반적인 칼라 음극선관의 제작공정은 크게 전공정과 후공정으로 구분되는데, 상기 전공정은 패널의 내면에 형광면을 도포하는 과정이고 후공정은 다시 다음의 여러 공정으로 이루어진다.

먼저 형광면이 도포되고 내부에 마스크 어셈블리가 내장된 패널과 실면에 프리트가 도포된 펀넬이 고온의 노공정에서 접합되는 실링(Sealing)공정을 거치고, 이후 봉지공정에서 펀넬의 네크부 내면에 전자총을 삽입한 후 배기공정을 통해 음극선관 내부를 진공상태로 만든 후 봉입한다.

이때 음극선관이 진공상태가 되면 패널과 펀넬은 높은 인장 및 압축응력을 받게 된다. 따라서 상기와 같이 배기공정 후 패널 전면에 걸리는 고응력을 분산시키기 위한 보강밴드가 부착되는 보강공정을 거치면 음극선관이 완성된다.

도 1에 나타낸 바와 같이 펀넬은 펀넬 바디부(5-1)와 편향요크(10)가 위치되는 펀넬 요크부(5-2), 그리고 전자총이 삽입되는 네크부(5-3)으로 구성된다. 펀넬 바디부(5-1)와 요크부(5-2)의 경계선을 티오알(7, 이하 'TOR'이라 칭함), 요크부와 네크부가 연결되는 부분을 네크실(9, 이하 'NS'라 칭함), 그리고 전장의 기준이 되는 레퍼런스 라인(8, 이하 'RL'이라 칭함)이라 정의한다. RL은 실물에는 나타나지 않으나 설계시에는 항상 정의되어야 하므로 도면에 표시되어 있다.

실제 화면이 보이는 영역을 유효화면이라 하며, 이 대각의 끝단을 유효면 끝단이라 칭한다. 그리고, 편향각은 도 1에서 관축(12)과 RL이 교차하는 점에서 유효면 끝단을 연결하였을 때 관축과의 각도를 2배 한 값으로 표기 및 정의한다.

최근에는 음극선관이 디지털화와 더불어 전장을 줄여 슬림화되는 경향이 있다. 상기와 같이 패널 글라스의 전장이 짧아지면 음극선관의 부피는 감소하지만 진공량은 일정하므로 부피가 감소한 만큼 글라스에 더 많은 응력이 발생하게 된다. 또한 상기와 같이 음극선관의 전장을 줄일 경우 패널보다 상대적으로 두께가 얇은 펀넬부에 고응력이 가해지고, 특히 패널과 펀넬이 접합되는 실(Seal)면에 높은 인장응력이 가해지므로 열공정에서 파손되기 쉽다.

음극선관의 전장을 줄이는 방법은 패널의 전장을 줄이는 방법과 펀넬 바디(Body)의 전장을 줄이는 방법이 있다. 그런데 패널의 전장을 줄이는 방법은 배기공정 후 진공에 의해 실라인부에 높은 인장응력이 형성될 뿐만 아니라, 보강밴드를 체결할 공간이 줄어들어서 보강밴드 설계시 밴드폭이 제한되어 응력분산 효과가 감소한다.

그러므로 글라스 설계시에는 진공에 의한 인장응력을 충분히 고려해야 하는데, 일반적으로 글라스의 한계 응력값을 12㎫ 이하로 설계한다. 응력값이 12㎫ 이상이 되면 작은 충격에도 크랙이 발생하고, 상기 응력이 크랙을 진전시켜서 글라스가 완파되는 폭축현상이 발생하기 때문이다.

또한 종래에는 글라스의 충격성을 확보하기 위한 방법으로 보강밴드를 장착하는 방법 이외에 글라스를 열처리하여 표면의 물리적 강성을 높인 강화유리를 사용하거나 패널 표면에 필름을 부착하는 방법 등이 사용되었으나 상기 방법들은 모두 패널에 적용한 것이다.

한편, 응력을 저감시키기 위한 방법으로 펀넬의 바디부 두께를 증가시킬 수 있으나, 이 경우 편향요크가 위치하는 요크부와 바디부의 두께차이가 증가하여 펀넬 제조 시 온도를 식히는 공정에 있어서 바디부와 요크부와의 두께 차이에 의한 열용량의 차이로 인해 크랙이 발생할 소지가 커진다.

또한 요크부의 두께를 증가시키면 전자빔의 작은 변동량으로도 BSN (Beam Shadow Neck)이 발생하기 쉬워서 음극선관의 화면 품위를 떨어뜨리는 문제점이 발생한다.

그러므로 펀넬의 슬림화는 형상의 최적화에 의한 응력 감소 방식이 가장 바람직하며 종래에는 도 2a 내지 도 2b와 같은 형상이 고안되어 왔다.

도 2a의 펀넬 형상의 경우에는 도시된 바와 같이 요크부 주위의 응력을 많이 저감할 수 있고, 도 2b의 펀넬 형상의 경우는 실면 주위의 응력을 분산시키는 효과가 있다. 그러나 도 2a의 형상을 가지는 펀넬은 패널과 결합하여 진공상태가 될 때 패널과 펀넬이 접하는 실면 축 중심에 고응력이 발생하고, 이러한 고응력은 음극선관 제조시 크랙에 의한 깨짐 불량을 발생시켜 수율을 저하시킨다. 또한 도 2b의 형상을 가지는 펀넬은 펀넬 바디부와 요크부가 결합하는 TOR(Top of Round)에서 고응력이 발생한다.

그러므로 펀넬의 내충격성을 확보하고 응력을 저감할 수 있는 기술적인 대책이 필요하다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 펀넬의 구조를 최적화함으로써 음극선관의 내부 진공압에 의해 펀넬에 가해지는 응력을 효과적으로 저감하는 음극선관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 음극선관의 구조도.

도 2a 및 2b는 펀넬 형상 및 응력값을 나타낸 도.

도 3은 본 발명에 따른 설계 요소를 정의하기 위한 도.

도 4는 유효화면의 길이를 정의한 도.

도 5는 단축의 Rh/R에 따른 펀넬의 최대 응력 변화를 나타낸 도.

도 6은 장축의 Rh/R에 따른 펀넬의 최대 응력 변화를 나타낸 도.

도 7은 대각축의 Rh/R에 따른 펀넬의 최대 응력 변화를 나타낸 도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 패널 5 : 펀넬

5-1: 바디부 5-2:요크부

5-3:네크부 10 : 편향요크

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 진공상태로 봉인되는 펀넬과, 상기 펀넬 네크부에 장착되어 상기 형광체 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 펀넬 요크부에 장착되어 전자빔을 편향시키는 편향요크를 포함하는 음극선관에 있어서, 상기편향각이 110°이상이고, 상기 패널과 펀넬이 만나는 실면의 장축 외면 끝단과 펀넬의 바디부와 요크부가 만나는 TOR(Top of Round)의 펀넬 장축 외면 끝단을 연결한 장축평가선의 길이를 b_maj라 하고, 상기 펀넬 외면으로부터 상기 장축평가선으로 그은 수직선의 길이가 최대인 장축평가선상의 지점에서 상기 실면의 장축 외면 끝단까지의 길이를 a_maj라 하고, 상기 수직선의 최대 길이를 H_maj라 하고, 유효화면의 장축길이의 1/2을 U_maj라 할 때, 하기 식을 동시에 만족하는 것을 특징으로 한다.

0.33 ≤ Rh_maj/R_maj≤ 0.50

상기 식에서 Rh_maj=H_maj/U_maj이고, R_maj=a_maj/b_maj이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 3과 도 4는 본 발명의 구성을 설명하기 위한 요소들을 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 패널과 펀넬이 만나는 실면의 외면 끝단과 펀넬의 바디부와 요크부가 만나는 TOR(Top of Round)의 펀넬 외면 끝단을 연결한 평가선의 길이를 b라 하고, 상기 펀넬 외면으로부터 상기 평가선으로 그은 수직선의 길이가 최대인 평가선상의 지점에서 상기 실면의 외면 끝단까지의 길이를 a라 하고, 상기 수직선의 최대 길이를 H라 하고, 유효화면의 길이의 1/2을 U라 하고, 상기 장축평가선과 TOR이 이루는 예각을 A라 한다. 또한 a/b값을 R이라 하고 H/U값을 Rh라 한다.

한편 앞서 기술한 종래의 펀넬 형상을 통해 응력의 경향성을 파악하면, 먼저도 2a(Type A)와 같이 a와 H가 작은 바디 형상을 가지는 펀넬은 진공상태가 되면 실면의 축 중심부에서 고응력이 발생하고, 도 2b(Type B)와 같이 a와 H가 큰 바디 형상을 가지는 펀넬은 TOR에서 고응력이 발생한다.

따라서 본 발명은 상기 H와 a의 길이를 조절함으로써 실면 및 TOR에 인가되는 고응력을 저감하는 것으로, 상기 R과 Rh를 변화시켜가면서 펀넬에 인가되는 고응력을 측정함으로써 최적의 설계값을 얻었다. 또한, 전장의 슬림화에 따라 편향중심이 스크린측으로 이동하므로써 편향각은 110°이상으로 설계되었다. 이때 편향각 대신에 상기 장축평가선과 TOR이 이루는 예각으로 정의하는 것도 가능하다.

하기 표 1은 장축, 대각축의 값을 일정하게 하고 단축의 펀넬 형상을 조정하였을 때 펀넬에 걸리는 최대 응력을 나타낸 것이다.

[표 1〕

단축	종래	본 발명
단축	Type A	Type B	Type C	Type D	Type E
a[㎜]	70.26	73.33	65.59	89.63	67.53
b[㎜]	200.52	200.52	200.52	195.01	198.62
R	0.35	0.37	0.38	0.46	0.34
H[㎜]	22.08	35.40	29.87	41.43	26.08
U[㎜]	186.30	186.30	186.30	186.30	186.30
Rh	0.12	0.19	0.16	0.22	0.14
Rh/R	0.34	0.51	0.49	0.48	0.41
최대응력[㎫]	14.30	12.10	11.50	11.70	11.98

도 5는 상기 표에서 Rh/R에 따른 펀넬의 최대 응력 변화를 도시한 것으로, 종래의 Type A에서는 펀넬에 걸리는 최대응력이 12㎫ 이상이던 것을 본 발명을 적용함으로써 12㎫ 이하로 감소시켰으며, 0.41≤Rh/R≤0.50일 때 최대응력이 12㎫을 넘지 않는 것으로 나타났다.

하기 표 2는 단축, 대각축의 값은 일정하게 하고 장축의 펀넬 형상을 조정하였을 때 펀넬에 걸리는 최대 응력을 측정한 것이고, 도 6은 상기 결과를 그래프로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 0.33≤Rh/R≤0.51일 때 최대응력이 12㎫을 넘지 않는 것으로 나타났다.

[표 2]

장축	종래	본 발명
장축	Type A	Type B	Type C	Type D	Type E
a[㎜]	92.19	83.7	90.79	73.07	97.85
b[㎜]	295.29	295.47	294.59	300.33	296.52
R	0.31	0.28	0.31	0.24	0.33
H[㎜]	31.03	50.56	36.45	40.78	36.45
U[㎜]	331.20	331.20	331.20	331.20	331.20
Rh	0.09	0.15	0.11	0.12	0.11
Rh/R	0.30	0.54	0.36	0.51	0.33
최대응력[㎫]	13.30	17.10	11.74	11.85	11.91

또한 하기 표 3은 장축, 단축의 값은 일정하게 하고 대각축의 펀넬 형상을 조정하였을 때 펀넬에 걸리는 최대 응력을 측정한 것이고, 도 7은 상기 결과를 그래프로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 0.23≤Rh/R≤0.35일 때 최대응력이 12㎫을 넘지 않는 것으로 나타났다.

[표 3]

대각축	종래	본 발명
대각축	Type A	Type B	Type C	Type D	Type E
a[㎜]	84.35	85.83	87.13	129.94	137.17
b[㎜]	330.74	330.74	330.74	336.04	334.56
R	0.26	0.26	0.26	0.39	0.41
H[㎜]	29.39	52.72	34.63	33.50	30.40
U[㎜]	380.00	380.00	380.00	380.00	380.00
Rh	0.08	0.14	0.09	0.09	0.08
Rh/R	0.30	0.53	0.35	0.23	0.20
최대응력[㎫]	11.53	적용불가	11.70	11.91	13.25

상기 대각축의 크기는 단축과 장축 길이가 결정되면 그 크기는 한정될 수밖에 없다. 그런데 상기 Type B의 경우 응력 최적 범위의 단축, 장축 크기를 적용하였을 경우 형상이 불규칙하게 되어 결국 진공시 불규칙한 형상부에 응력이 집중되어 적용이 불가능하였다.

상기 대각축의 형상에 따른 응력 개선 효과는 장축 및 단축의 변경 시의 응력 개선 효과에는 크게 미치지 못하지만 본 발명의 Rh/R 값을 적용할 경우 펀넬 바디부 장축의 응력을 5~41%까지 개선할 수 있다.

따라서 본 발명을 슬림화한 펀넬에 적용할 경우 두께를 증가시키지 않고 형상 변경만으로 응력을 저감시키는 것이 가능하기 때문에 제품의 열 공정 제조 시 불량이 현격하게 감소하여 수율을 높이는 효과가 있다. 실험 결과, 열 공정 제작 시 본 발명을 적용한 샘플은 20개 중 19개가 양품이 된 반면 본 발명의 범위를 벗어난 샘플은 20개 중 5개가 노 내에서 파손되었다.

또한 하기 표 4는 슬림화 펀넬에 대한 방폭 실험결과를 나타낸 것으로, 본 발명을 적용한 펀넬의 경우 종래에 비해 크랙이 많이 발생하거나 폭축이 일어나는 현상을 제거하는 효과가 있었다. 하기 표에서 체크마크는 철 구슬 가격시 패널 화면에 찍힘만 있고 크랙 현상은 발생하지 않은 것이다.

[표 4]

	시료수	체크마크	크랙 小	크랙 大	폭축
본 발명	50	11	39	0	0
종래	50	9	27	8	6

상기 기술한 바와 같이 본 발명은 Rh/R값을 조절함으로써 종래의 응력이 집중되던 실면과 TOR 부근에서의 응력을 저감시키는 효과가 있다. 또한 진공시 펀넬의 고응력 발생을 저감함으로써 내충격성 확보뿐만 아니라 공정상의 수율도 확보할 수 있다.

Claims

내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 진공상태로 봉인되는 펀넬과, 상기 펀넬 네크부에 장착되어 상기 형광체 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 펀넬 요크부에 장착되어 전자빔을 편향시키는 편향요크를 포함하는 음극선관에 있어서,

상기 패널의 유효화면의 가로와 세로 비는 16:9이고, 상기 편향요크의 편향각은 110°이상 145° 이하이고, 상기 패널과 펀넬이 만나는 실면의 장축 외면 끝단과 펀넬의 바디부와 요크부가 만나는 TOR(Top of Round)의 펀넬 장축 외면 끝단을 연결한 장축평가선의 길이를 b_maj라 하고, 상기 펀넬 외면으로부터 상기 장축평가선으로 그은 수직선의 길이가 최대인 장축평가선상의 지점에서 상기 실면의 장축 외면 끝단까지의 길이를 a_maj라 하고, 상기 수직선의 최대 길이를 H_maj라 하고, 유효화면의 장축길이의 1/2을 U_maj라 할 때, 하기 식을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 음극선관.

0.33 ≤ Rh_maj/R_maj≤ 0.51

상기 식에서 Rh_maj=H_maj/U_maj이고, R_maj=a_maj/b_maj이다.
내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 진공상태로 봉인되는 펀넬과, 상기 펀넬 네크부에 장착되어 상기 형광체 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 펀넬 요크부에 장착되어 전자빔을 편향시키는 편향요크를 포함하는 음극선관에 있어서,

상기 패널의 유효화면의 가로와 세로 비는 16:9이고, 상기 편향요크의 편향각은 110°이상 145° 이하이고, 상기 패널과 펀넬이 만나는 실면의 단축 외면 끝단과 펀넬의 바디부와 요크부가 만나는 TOR(Top of Round)의 펀넬 단축 외면 끝단을 연결한 단축평가선의 길이를 b_min라 하고, 상기 펀넬 외면으로부터 상기 단축평가선으로 그은 수직선의 길이가 최대인 단축평가선상의 지점에서 상기 실면의 단축 외면 끝단까지의 길이를 a_min라 하고, 상기 수직선의 최대 길이를 H_min라 하고, 유효화면의 단축길이의 1/2을 U_min라 할 때, 하기 식을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 음극선관.

0.41 ≤ Rh_min/R_min≤ 0.50

상기 식에서 Rh_min=H_min/U_min이고, R_min=a_min/b_min이다.
내면에 형광체 스크린을 갖는 패널과, 상기 패널에 진공상태로 봉인되는 펀넬과, 상기 펀넬 네크부에 장착되어 상기 형광체 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 펀넬 요크부에 장착되어 전자빔을 편향시키는 편향요크를 포함하는 음극선관에 있어서,

상기 패널의 유효화면의 가로와 세로 비는 16:9이고, 상기 편향요크의 편향각은 110°이상 145° 이하이고, 상기 패널과 펀넬이 만나는 실면의 대각축 외면 끝단과 펀넬의 바디부와 요크부가 만나는 TOR(Top of Round)의 펀넬 대각축 외면 끝단을 연결한 장축평가선의 길이를 b_dia라 하고, 상기 펀넬 외면으로부터 상기 대각축평가선으로 그은 수직선의 길이가 최대인 대각축평가선상의 지점에서 상기 실면의 대각축 외면 끝단까지의 길이를 a_dia라 하고, 상기 수직선의 최대 길이를 H_dia라 하고, 유효화면의 대각축길이의 1/2을 U_dia라 할 때, 하기 식을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 음극선관.

0.23 ≤ Rh_dia/R_dia≤ 0.35

상기 식에서 Rh_dia=H_dia/U_dia이고, R_dia=a_dia/b_dia이다.