KR100671756B1 - 음극선관용 전면유리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관용 전면유리에 관한 것이다. 본 발명의 전면유리는 페이스부와, 이 페이스부의 가장자리로부터 후방으로 연장되며 물리 강화에 의한 압축 응력층이 형성되어 있는 시일에지를 갖는 스커트부와, 페이스부와 스커트부를 연결하는 블렌드 라운드부로 구성된다. 시일에지의 내외면의 응력이 외부의 기계적인 충격에도 충분한 파괴 시간을 가질 수 있도록 압축 응력(σ)의 범위가 5MPa〈σ〈17MPa이고, 시일에지중 제1 및 제2 장변의 압축 응력 범위가 단변보다 크다. 본 발명에 의하면, 물리 강화에 의한 압축응력층이 형성된 전면유리에 있어서 스커트부의 응력 분포를 개선하여 외부의 기계적인 충격에 잘 견디고, 방폭 테스트시 보다 안전한 형태를 가지는 효과가 있다.

Description

음극선관용 전면유리{PANEL FOR CATHODE RAY TUBE}

도 1은 전면유리 및 후면유리, 네크로 구성되는 음극선관용 유리 벌브를 나타낸 단면도,

도 2는 전면유리의 응력 측정 부위 및 제1 내지 제4 코너부의 위치를 나타낸 배면도,

도 3은 기계적인 충격을 가하기 위하여 전면유리의 제1 내지 제4 코너부 내면에 임의로 스크래치를 부여하여 안정성을 시험하는 전면유리의 배면도,

도 4는 기계적인 충격에 의하여 발생되는 전면유리의 제1 내지 제4 코너부의 파손 형태를 나타낸 사시도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 유리 벌브 12: 전면유리

14: 페이스부 16: 시일에지

18: 스커트부 20: 블렌드 라운드부

22, 24: 제1 및 제2 장변 26, 28: 제1 및 제2 단변

30??36: 제1 내지 제4 코너부 38: 후면유리

40: 네크

본 발명은 음극선관용 전면유리(Panel)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전면유리의 스커트부의 응력 크기를 개선하여 기계적인 충격에도 안전한 형태를 유지하는 음극선관용 전면유리에 관한 것이다.

컬러텔레비전이나 컴퓨터 모니터 등의 제조에 사용되는 음극선관용 유리 벌브(Glass Blub)는 기본적으로 세 가지의 구성 요소, 즉 화상이 투시되는 전면유리와 원추형의 후면유리(Funnel), 관형상의 네크(Neck)로 이루어진다. 전면유리, 후면유리 및 네크는 모두 유리로 제조되며, 특히 전면유리와 후면유리는 곱(Gob)이라 불리는 용융유리 덩어리를 원하는 크기 및 형상으로 프레스 성형에 의해 제조하고 있다.

음극선관용 유리 벌브의 구성을 도 1에 의거하여 살펴보면, 유리 벌브(10)의 전면유리(12)는 영상을 표시하는 페이스부(Face Portion: 14)와, 이 페이스부(14)의 가장자리로부터 후방으로 연장되는 시일에지(Seal Edge: 16)를 갖는 스커트부(Skirt Portion: 18)와, 페이스부(14)와 스커트부(18)를 연결하는 블렌드 라운드부(Blend Round Portion: 20)를 갖추고 있다.

도 2에 보이는 바와 같이, 전면유리(12)는 제1 장변(22) 및 제2 장변(24)과 제1 단변(26) 및 제2 단변(28)을 갖는 대략 직사각형으로 형성된다. 그리고, 전면유리(12)는 제1 내지 제 4 코너부(Conner Portion: 30, 32, 34, 36)를 갖는다.

도 1을 다시 보면, 스커트부(18)의 시일에지(16)에 원추형의 후면유리(38)가 접합되며, 후면유리(38)의 꼭지점에는 네크(40)가 접합된다. 관축(42)은 전면유리

(12)의 페이스부(14)의 중심과 네크(40)의 중심을 표시한다. 전면유리(12)의 스커트부(18)에 복수의 구멍을 갖는 섀도우마스크(44)가 스터드핀(Stud Pin: 46)에 의해 지지되고, 네크(40)에는 섀도우마스크(44)의 구멍을 통하여 페이스부(14)의 내면에 도포되어 있는 결상용 형광체로 전자빔을 발사하는 전자총(48)이 설치된다.

이와 같은 전면유리(12)의 페이스부(14)와 스커트부(18)를 연결하는 블렌드 라운드부(20)는 유리 벌브(10)의 내외부의 기압차에 의해 최대 진공 인장 응력(Maximum Tensile Stress)이 작용하는 영역으로 취약한 구조를 가지고 있다. 그리고, 유리는 특성상 인장 응력에 약하므로 유리 벌브(10)는 음극선관의 장기간의 수명을 고려하여 유리 벌브(10)의 파괴 강도(Bulb Strength)에 비하여 최대 진공 인장 응력이 3분의 1이하가 되도록 설계되어 왔다.

최근 음극선관의 대형화와 평탄화의 추세에 따라 유리 벌브(10)의 두께와 무게가 필연적으로 증가되는 추세에 있다. 따라서, 유리 벌브(10)의 무게를 감소시키기 위하여 전면유리(12)의 형상을 개선하여 기압차에 따른 진공 인장 응력 분포를 완화시키거나 줄이고 있다.

한편으로, 미국 특허 제5,445,285호의 음극선관용 유리 벌브에는 물리 강화 방법으로 전면유리의 표면에 압축 응력층을 형성하여 유리 강도를 향상시키고, 그 결과 유리 벌브의 내외부의 가압차로 생기는 최대 진공 인장 응력에 대응하여 유리 벌브의 제조 중의 열적 파손이나 완성 후의 피로 파괴를 방지하는 기술이 제안되어 있다. 또한, 일본 특허공개 평11-96941호의 음극선관용 유리 벌브에는 압축 응력과 인장 응력 사이의 관계식을 규정한 기술이 제안되어 있다.

그러나, 이들 종래기술에서 제안된 물리 강화 방법에 의한 압축 응력의 범위에 따르면, 압축 응력에 의하여 유리의 기계적 강도는 향상되지만, 필연적으로 스트레인 에너지(Strain Energy)의 증가가 초래되어 유리 벌브의 파손시 폭축, 즉 전면유리와 후면유리의 폭발적인 수축 현상과 비산 등 방폭 특성이 저하되는 심각한 문제점과 응력의 불균형에 의한 유리 벌브의 특정 부분에 생성되는 표면 결함에 의하여 자발적인 파손이 일어날 수 있는 문제가 있었다.

또한, 물리 강화 방법에 의해서 제조되는 전면유리에 있어서는, 곱으로부터 성형될 때 형성되는 일시 응력을 서냉로 안에서 조절하여 상온으로 냉각한다. 이렇게 표면에 압축 응력을 형성하는 종래기술로는 전면유리가 균일한 응력 분포를 가질 수 없었다. 특히, 전면유리의 블렌드 라운드부에서는 가열된 서냉로 안의 공기 흐름 분포가 페이스부 영역과 스커트부 영역이 달라지기 때문에 스커트부 영역 주위에 과잉 일시 응력이 생겨 외부의 작은 기계적인 충격으로도 전면유리의 형태를 유지할 수 없었다. 뿐만 아니라, UL규격(Underwriters Laboratories Inc.)의 방폭 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 스커트부의 압축 응력 범위를 조절하여 외부의 기계적인 충격으로부터 전면유리의 형태를 원상태로 유지할 수 있는 안전한 음극선관 용 전면유리를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 페이스부와, 이 페이스부의 가장자리로부터 후방으로 연장되며 물리 강화에 의한 압축 응력층이 형성되어 있는 시일에지를 갖는 스커트부와, 페이스부와 스커트부를 연결하는 블렌드 라운드부로 구성되는 음극선관용 전면유리에 있어서, 시일에지의 내외면의 응력이 외부의 기계적인 충격에도 충분한 파괴 시간을 가질 수 있도록 압축 응력(σ)의 범위가 5MPa〈σ〈17MPa이고, 시일에지중 제1 및 제2 장변의 압축 응력 범위가 단변보다 큰 음극선관용 전면유리에 있다.

또한, 시일에지의 압축 응력(σ) 범위가 5MPa〈σ〈12MPa인 것에 있다.

이하, 본 발명에 따른 음극선관용 전면유리에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 있어서 전면유리(12)의 시일에지(16)의 압축 응력값은 서냉로 안의 유지 온도 및 시간, 그리고 냉각 속도에 의해 조절하여 스커드부(18)의 내면 및 외면에 걸리는 응력값을 조절하였다. 이와 같은 스커드부(18)의 응력은 세나르몽법(Senarmont Method)에 의하여 도 2에 표시된 영역(A), (B)를 측정하였다.

열처리 조건에 따라 물리 강화된 시일에지(16)의 응력 분포를 보면, 비교적 큰 길이를 가지는 제1 및 제2 장변(22, 24)이 제1 및 제2 단변(26, 28)에 비하여 일반적으로 응력이 크다. 서냉로 안에서의 열처리 조건을 위치별로 달리해서 스커 트부(18) 주위 및 제1 내지 제4 코너부(30??36)의 응력 분포를 달리 만들었다.

한편으로, 전면유리(12)가 외부의 기계적인 충격에 대응하는 정도를 알아 보기 위하여 스크래치 테스트를 실시하였다. 스크래치 테스트는 도 3에 화살표로 표시된 바와 같이 유리 절단용 칼을 이용하여 제1 내지 제4 코너부(30??36)의 내면에 임의로 스트래치를 가한 후, 제1 내지 제4 코너부(30??36)가 깨져 전면유리(12)의 형태를 가질 수 없는 시간을 기록하는 것이다. 도 3은 본 발명에 따른 스커트부(18)의 응력 크기에 따라 임의적으로 내면의 화살표 방향으로 기계적인 충격을 가하는 스크래치 테스트를 도시한 것이다. 방폭 등의 테스트에 있어서, 외부에서 가해주는 충격은 짧은 시간 동안 빨리 일어나는 동적인 테스트이다.

도 4에 보이는 바와 같이, 전면유리(12)에 소정의 압축 응력을 부여하는 과정에서, 전면유리(12)의 스커트부(18)에서 일시적인 비틀림에 의한 인장 응력의 크기가 부여된 압축 응력 크기에 비례하게 되고, 그 결과로 인하여 스크래치 테스트시 전면유리(12)의 제1 내지 제4 코너부(30??36)에서 일어나는 파괴 형태를 도시한 것이다.

본 발명은 전면유리(12)의 시일에지(16)에 물리 강화에 의한 압축 응력층을 형성하고, 시일에지(16)의 응력이 외부의 기계적인 충격에도 충분한 시간을 가질수 있도록 압축 응력(σ)의 범위가 5MPa〈σ〈17MPa인 전면유리(12)를 제조하였다. 시일에지(16)의 압축 응력이 5MPa보다 작은 경우 유리 벌브(10) 전체에 걸리는 압축 응력의 크기가 작아 서냉품과 비슷한 응력을 갖게 되어 강화 효과를 볼 수가 없으며, 17MPa보다 큰 경우 일시적인 비틀림이 제1 내지 제4 코너부(30??36) 주위에 생 겨 부주의에 의한 외부의 기계적 충격으로 파괴가 일어나기 쉽다. 유리의 전이 온도에서 변형점 사이의 온도를 조절하는 열처리 방법으로 표 1에 실시한 예와 같은 응력 분포를 가지도록 하였다.

실시예 1, 2, 3 및 비교예 4에 의한 시일에지의 압축 응력 분포를 나타낸 표

	영역 (A)				영역 (B)
	제1 장변	제1 단변	제2 장변	제2 단변	제1 장변	제1 단변	제2 장변	제2 단변
실시예 1	9	7	9	5	6	6	6	5
실시예 2	12	11	12	10	6	6	6	6
실시예 3	17	14	17	13	11	12	10	11
비교예 4	27	19	27	18	17	17	17	14

실시예 1, 2, 3 및 비교예 4에 의한 시일에지의 압축 응력 분포에 따른 스크래치 파괴 시간을 나타낸 표

구분	제1 코너부	제2 코너부	제3 코너부	제4 코너부
실시예 1	안깨짐	안깨짐	안깨짐	안깨짐
실시예 2	300초 이후	안깨짐	안깨짐	안깨짐
실시예 3	300초 이후	300초 이후	300초	300초 이후
비교예 4	0초	0초	0초	0초

표 1과 표 2에서 알 수 있듯이, 스커트부(18)의 응력이 과도하게 높은 경우 약간의 힘으로 기계적인 충격을 주어도 제1 내지 제4 코너부(30??36)는 바로 깨어지는 반면, 실시예 1, 2, 3에 나타난 바와 같이 스커트부(18) 및 제1 내지 제4 코너부(30??36) 주위의 압축 응력을 조절한 경우, 비교적 장시간에도 전면유리(12)의 형태를 유지하거나 깨지지 않는 등 안전한 형태를 갖는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 음극선관용 전면유리에 의하면, 물리 강화에 의한 압축응력층이 형성된 전면유리에 있어서 스커트부의 응력 분포를 개선하여 외부의 기계적인 충격에 잘 견디고, 방폭 테스트시 보다 안전한 형태를 가지는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 페이스부와, 이 페이스부의 가장자리로부터 후방으로 연장되며 물리 강화에 의한 압축 응력층이 형성되어 있는 시일에지를 갖는 스커트부와, 상기 페이스부와 상기 스커트부를 연결하는 블렌드 라운드부로 구성되는 음극선관용 전면유리에 있어서,

   상기 시일에지의 내외면의 응력이 외부의 기계적인 충격에도 충분한 파괴 시간을 가질 수 있도록 압축 응력(σ)의 범위가 5MPa〈σ〈17MPa이고, 상기 시일에지중 제1 및 제2 장변의 압축 응력 범위가 단변보다 큰 것을 특징으로 하는 음극선관용 전면유리.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 시일에지의 압축 응력(σ)의 범위가 5MPa〈σ〈12MPa인 것을 특징으로 하는 음극선관용 전면유리.

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