KR100189835B1 - 칼라 브라운관용 에프.이.에이(fea) 전자총 및 그 제조방법 - Google Patents

칼라 브라운관용 에프.이.에이(fea) 전자총 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총 및 그 제조 방법이 개시된다. 이 전자총은, 비드 글라스, 전계 방출부, 및 제어 전극군을 갖춘 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총에 있어서, 상기 전계 방출부의 상부에는 각 전극 패드가 마련되어 있으며, 외부 전극 핀들과 각각 전기적으로 연결된 각 금속 부재의 일측이 상기 비드 글라스의 내면에 융착되고, 상기 각 금속 부재의 다른 일측이 상기 전계 방출부의 각 하부 가장자리에 접착되며, 도전성 탄성 부재가 상기 각 금속 부재의 일부와 상기 각 전극 패드를 연결하는 것을 그 특징으로 한다. 이에 따라 전원이 인가되는 시점에서 전자 비임이 방출되는 시점까지의 시간이 단축되고, 소비 전력이 절감되며, 균일한 전자 방출 특성을 유지할 수 있다.

Description

칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총 및 그 제조 방법
본 발명은 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 지금까지 칼라 브라운관에 사용되는 전자총은 별도의 히터(Heater)가 요구되는 열음극식(Thermionic Cathode type) 전자총이 사용되어 왔다. 그러나 최근 이에 대한 구조적 단점들을 제거하기 위하여, 히터를 사용하지 않는 냉음극식(Cold Cathode type) 전자총이 개발되고 있다. 본 발명의 에프.이.에이(FEA, Field Emitter Array) 전자총은 냉음극식 전자총에 속한다.
도 1은 종래의 열음극식 전자총의 발췌적 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 열음극식 전자총은, 비드 글라스(Bead Glass, 11), 히터가 내장된 음극(12), 음극(12)을 비드 글라스(11)에 고정시키는 음극 지지체(13), 음극(12)의 전자 방출량을 제어하는 제1 전극(14), 음극(12)으로부터 방출된 전자들을 집속하여 비임(beam)을 형성하는 제2 전극(15), 제2 전극(15)을 통하여 형성된 전자 비임을 집속하는 제3 전극(16), 및 제3 전극(16)에 의하여 집속된 전자 비임을 가속시키는 제4 전극(17)을 갖추고 있다. 한편, 음극(12)이 제1 전극(14)에 용접된 음극 지지체(13)와 결합되지 않고, 비드 글라스(11)에 융착된 금속 지지체에 의하여 지지되는 경우도 있다.
도 2는 도 1의 음극 및 음극 지지체의 결합 상태를 설명하기 위한 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 음극(12)은, 슬리이브(Sleeve, 122)에 삽입되어 지지되는 적색(R)용, 녹색(G)용, 및 청색(B)용의 3 개의 에미터(Emitter, 121), 각 에미터(121)를 가열하는 히터(123), 슬리이브(122)와 결합된 홀더(124)로 되어 있다. 또한 음극 지지체(도 1의 13)는, 제1 전극(도 1의 14)에 고정되는 외부 케이스(Outer case, 131), 음극(도 1의 12)이 고정되는 세 개의 내부 케이스(Inner case, 132), 및 외부 케이스(131)와 세 개의 내부 케이스(132) 사이에 충진된 절연체(133)로 되어 있다. 에미터(121)를 지지하는 방식은, 도 2에 도시된 슬리이브(122) 방식 외에 리본(Ribbon) 방식 등 다양하다. 또한 도 2에 도시된 바와 같이 히터(123)가 음극(12) 내에 삽입된 방열형(Indirect Heating type)이 있는 한편, 히터(123)가 에미터(121)에 직접 접합된 직열형(Direct Heating type)이 있다. 에미터(121)는, 산화물형 에미터와 함침형 에미터로 대별된다. 산화물형 에미터는, 환원성 물질을 함유한 베이스(Base) 금속 위에 알칼리토류 금속의 산화물이 도포된 에미터이다. 그리고 함침형 에미터는, 다공질 금속의 기공들에 전자 방출용 물질이 함침된 에미터이다.
상기와 같은 종래의 열음극식 전자총은 다음과 같은 문제점들을 안고 있다. 첫째, 히터(도 2의 123)에 전압이 인가되는 시점에서 에미터(도 2의 121)로부터 전자들이 방출되는 시점까지의 시간이 길다. 따라서 종래의 열음극식 전자총의 브라운관을 사용하는 텔레비젼이나 모니터의 경우, 전원이 인가되는 시점에서 화면이 나타날 때까지의 시간이 길다. 둘째, 히터(123)의 구동 전력으로 인하여 전체적인 소비 전력이 크다. 셋째, 열전달의 불균일성으로 인하여, 적색(R)용, 녹색(G)용, 및 청색(B)용의 3 개의 에미터(121)의 전자 방출 특성이 서로 큰 차이를 갖는다. 넷째, 히터(123) 및 그 지지체가 포함됨에 따라 전체적 길이가 커진다. 다섯째, 에미터(121)에 대한 활성화 공정(Aging process)이 별도로 필요하다. 그리고 여섯째, 히터(123)의 제조 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 그 불량률이 높다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 히터를 사용하지 않고 전계 방출 어레이를 이용하여 냉음극식 전자 방출을 수행하는, 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총을 제공하는 것이다. 또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 효율적인 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 열음극식 전자총의 발췌적 단면도이다.
도 2는 도 1의 음극 및 음극 지지체의 결합 상태를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 에프.이.에이(FEA) 전자총의 발췌적 단면도이다.
도 4는 도 3의 전계 방출부, 금속 부재, 및 도전성 스프링 부재의 조립 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 4의 한 전계 방출 어레이를 나타낸 확대 사시도이다.
도 6은 도 5의 일측 단면도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31...비드 글라스, 32...전계 방출부,
33...금속 부재,
34, 341, 342, 343, 344...도전성 스프링 부재,
35...제1 전극, 36...제2 전극,
325...적색(R)용 전계 방출 어레이,
326...녹색(G)용 전계 방출 어레이,
327...청색(B)용 전계 방출 어레이,
321...게이트 전극 패드,
322...적색(R)용 캐소드 전극 패드,
323...녹색(G)용 캐소드 전극 패드,
324...청색(B)용 캐소드 전극 패드, 3251...전계 방출구,
328...유리 기판, 329...캐소드 전극층,
330...전계 방출팁, 331...산화 실리콘층,
332...게이트 전극층.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총은, 비드 글라스, 전계 방출부, 제어 전극군을 갖춘 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총에 있어서, 상기 전계 방출부의 상부에는 각 전극 패드가 마련되어 있으며, 외부 전극 핀들과 각각 전기적으로 연결된 각 금속 부재의 일측이 상기 비드 글라스의 내면에 융착되고, 상기 각 금속 부재의 다른 일측이 상기 전계 방출부의 각 하부 가장자리에 접착되며, 도전성 탄성 부재가 상기 각 금속 부재의 일부와 상기 각 전극 패드를 연결하는 것을 그 특징으로 한다.
또한 상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 제조 방법은, 전계 방출부, 제어 전극군, 및 비드 글라스를 형성하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 제조 방법에 있어서, 상기 전계 방출부의 상부에 각 전극 패드를 형성하는 단계; 각 금속 부재의 일측을 상기 전계 방출부의 하부에 접착하는 단계; 각 도전성 탄성 부재의 일단이 상기 각 전극 패드를 압착하는 상태에서 상기 각 도전성 탄성 부재를 상기 각 금속 부재에 접착하는 단계; 상기 각 금속 부재의 다른 일측을 상기 비드 글라스에 융착하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 에프.이.에이(FEA) 전자총의 발췌적 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예의 에프.이.에이(FEA) 전자총은, 비드 글라스(31); 기판 위에 적색(R)용, 녹색(G)용, 및 청색(B)용의 3 개의 전계 방출 어레이가 형성되고, 상기 기판의 각 상부 가장자리에 공통 게이트(Gate) 전극 패드, 적색(R)용 캐소드(Cathode) 전극 패드, 녹색(G)용 캐소드 전극 패드, 및 청색(B)용 캐소드 전극 패드가 마련된 전계 방출부(32); 그 일측은 비드 글라스(31)의 내면에 융착되고, 다른 일측은 전계 방출부(32)의 각 하부 가장자리와 부착된 4 개의 금속 부재(33); 그 일단이 상기 각 전극 패드를 압착하는 상태에서 다른 일단이 상기 각 금속 부재(33)의 일부에 용접되는 도전성 스프링 부재(34); 전계 방출부(32)로부터의 전자 비임을 집속하는 제1 전극(35); 및 제1 전극(35)에 의하여 집속된 전자 비임을 가속시키는 제2 전극(36)을 갖추고 있다.
도 1과 같은 열음극식 전자총과 비교하여 보면, 전자 방출량을 제어하는 제1 전극(도 1의 14) 및 음극(12)으로부터 방출된 전자들을 집속하여 비임을 형성하는 제2 전극(도 1의 15)이 생략됨을 알 수 있다. 그 이유는 전계 방출부(32) 자체에서 구조적으로 상기 기능들을 수행할 수 있기 때문이다.
도 4는 도 3의 전계 방출부, 금속 부재, 및 도전성 스프링 부재의 조립 방법을 설명하기 위한 평면도이다. 먼저 전계 방출부(32)를 제조하기 위하여 기판 위에 적색(R)용 전계 방출 어레이(325), 녹색(G)용 전계 방출 어레이(326), 및 청색(B)용 전계 방출 어레이(327)를 형성한다. 이 형성 공정은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 및 포토 에칭(Photo etching)에 의한 박막 공정에 의한다. 그리고 전계 방출부(32)의 각 상부 가장자리에 게이트 전극 패드(321), 적색(R)용 캐소드 전극 패드(322), 녹색(G)용 캐소드 전극 패드(323), 그리고 청색(B)용 캐소드 전극 패드(324)를 형성한다. 여기서 각 전극 패드(321, 322, 323, 324)의 두께는 1 μm(micrometer) 정도이다. 다음에 각 금속 부재(33)의 일측을 전계 방출부(32)의 하부 가장자리에 적절한 접착제로써 접착한다. 다음에 각 도전성 스프링 부재(341, 342, 343, 344)의 일단이 상기 각 전극 패드(321, 322, 323, 324)를 압착하는 상태에서 각 도전성 스프링 부재(341, 342, 343, 344)의 다른 일단을 상기 각 금속 부재(33)의 일부에 용접한다. 그리고 각 금속 부재(33)의 다른 일측을 상기 비드 글라스(도 3의 31)의 내면에 융착하면 된다. 전계 방출부(32)와 결합된 각 금속 부재(33)의 융착 공정에서 4 개의 가이드 봉들이 마련된 융착용 지그가 사용된다. 즉, 각 금속 부재(33)에 형성된 구멍에 상기 가이드 봉들이 끼워진 상태에서, 전계 방출부(32)와 제어 전극들(35, 36)의 위치가 상호 조정된다.
이와 같이 외부 전극 핀들과 상기 각 전극 패드(321, 322, 323, 324)에 얇은 와이어(wire)를 직접 용접하지 않고, 전계 방출부(32)의 지지 구조 및 도전성 스프링 부재를 이용하여 접촉식으로 연결함으로써, 공정의 난이도를 현저하게 낮출 수 있다. 따라서 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 품질, 생산성 및 신뢰성을 증진시킬 수 있다.
도 5는 도 4의 한 전계 방출 어레이를 나타낸 확대 사시도이다. 도 6은 도 5의 일측 단면도이다. 도시된 바와 같이 본 실시예의 전계 방출 어레이(도 4의 325 또는 326 또는 327)에는, 다수의 전계 방출구(3251)가 형성되어 있다. 전계 방출구(3251)의 지름은 수 μm 정도이다. 전계 방출 어레이(도 4의 325 또는 326 또는 327)의 형성 공정을 개략적으로 살펴 보면 다음과 같다. 먼저 유리 기판(328) 위에 ITO(Indium Tin Oxide) 도전막을 증착하여 캐소드 전극층(329)을 형성한다. 다음에 절연층 예를 들어, 산화 실리콘(SiO2)층(331)을 수 μm 정도의 두께로써 증착한 후, 그 위에 게이트 전극층(332)을 증착한다. 다음에 에칭을 수행하여 소정 위치의 전계 방출구(3251)를 형성한 후, 그 내부에 원추형 전계 방출팁(330)들을 형성한다.
이와 같이 제조된 전계 방출 어레이(도 4의 325 또는 326 또는 327)에 있어서, 게이트 전극층(332)에 캐소드 전극층(329)보다 80 V(Volt) 이상 높은 전압이 인가되면, 원추형 전계 방출팁(330)의 상부에 강한 전계가 형성됨으로써, 원추형 전계 방출팁(330)의 상부에서 전자 방출이 일어난다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다. 예를 들어, 상기 유리 기판(328) 대신에 실리콘 기판을 사용할 수 있다.
이상 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총에 의하면, 히터를 사용하지 않고 전계 방출 어레이를 이용하여 냉음극식 전자 방출을 수행함으로써, 전원이 인가되는 시점에서 전자 비임이 방출되는 시점까지의 시간이 단축되고, 소비 전력이 절감되며, 균일한 전자 방출 특성을 유지할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총에 의하면, 소형화에 일조할 뿐만 아니라, 품질, 생산성, 및 신뢰성을 증진시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 비드 글라스, 전계 방출부, 및 제어 전극군을 갖춘 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총에 있어서,
    상기 전계 방출부의 상부에는 각 전극 패드가 마련되어 있으며,
    외부 전극 핀들과 각각 전기적으로 연결된 각 금속 부재의 일측이 상기 비드 글라스의 내면에 융착되고,
    상기 각 금속 부재의 다른 일측이 상기 전계 방출부의 각 하부 가장자리에 접착되며,
    도전성 탄성 부재가 상기 각 금속 부재의 일부와 상기 각 전극 패드를 연결하는 것을 그 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 전극군은,
    상기 전계 방출부로부터의 전자 비임을 집속하는 제1 전극; 및
    상기 제1 전극에 의하여 집속된 전자 비임을 가속시키는 제2 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전계 방출부의 기판은,
    유리 기판인 것을 그 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전계 방출부의 기판은,
    실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총.
  5. 전계 방출부, 제어 전극군, 및 비드 글라스를 형성하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 제조 방법에 있어서,
    상기 전계 방출부의 상부에 각 전극 패드를 형성하는 단계;
    각 금속 부재의 일측을 상기 전계 방출부의 하부에 접착하는 단계;
    각 도전성 탄성 부재의 일단이 상기 각 전극 패드를 압착하는 상태에서 상기 각 도전성 탄성 부재를 상기 각 금속 부재에 접착하는 단계;
    상기 각 금속 부재의 다른 일측을 상기 비드 글라스에 융착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전계 방출부는,
    CVD(Chemical Vapor Deposition) 및 포토 에칭(Photo etching) 공정에 의하여 형성되는 것을 그 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전계 방출부는,
    상기 기판 위에 캐소드 전극층을 형성하는 단계;
    상기 캐소드 전극층 위에 절연층을 증착하는 단계;
    상기 절연층 위에 게이트 전극층을 증착하는 단계;
    상기 게이트 전극층의 소정 위치에 에칭을 수행하여 전계 방출구를 형성하는 단계; 및
    상기 전계 방출구의 내부에 전계 방출팁들을 형성하는 단계;에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기판은,
    유리 재질인 것을 그 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 기판은,
    실리콘 재질인 것을 그 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 캐소드 전극층은,
    ITO(Indium Tin Oxide) 도전층인 것을 그 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 절연층은,
    산화 실리콘층인 것을 그 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 전계 방출팁은,
    원추형인 것을 그 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 제조 방법.
  13. 제5항에 있어서, 상기 각 금속 부재의 다른 일측을 상기 비드 글라스의 내면에 융착하는 단계는,
    상기 각 금속 부재에 형성된 구멍에 융착용 지그의 가이드 봉들이 끼워진 상태에서, 상기 각 금속 부재의 융착될 위치가 조정되는 것을 그 특징으로 하는 칼라 브라운관용 에프.이.에이(FEA) 전자총의 제조 방법.
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KR20220000754U (ko) 2020-09-25 2022-04-01 권영선 롤블라인드 제조장치의 연결띠 공급장치
KR20220000753U (ko) 2020-09-25 2022-04-01 권영선 롤 블라인드 재단용 커터

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KR20220000754U (ko) 2020-09-25 2022-04-01 권영선 롤블라인드 제조장치의 연결띠 공급장치
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