KR100337878B1 - 음극선관용 전자총의 음극 구조체 - Google Patents

Abstract

음극선관용 전자총의 음극 구조체를 개시한다. 본 발명은 전자 방출 물질이 도포된 베이스 부재와, 상기 베이스 부재를 지지하는 슬리이브와, 상기 슬리이브의 내부에 설치되어 열을 발생시키는 히이터와, 상기 슬리이이브의 외주면을 감싸도록 설치되어 이를 지지하고 상기 히이터로부터 발생된 열이 상기 베이스 부재측이외의 부분으로 전달되는 것을 방지하도록 설치되는 적어도 두 개 이상으로 된 홀더 부재를 포함한다.

Description

음극선관용 전자총의 음극 구조체{Cathode assembly of the electron gun for cathode ray tube}

본 발명은 음극 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자총의 전자 방출원인 음극 구조체의 히이터에 전원 인가시 초기 열변형을 최소화할 수 있도록 구조가 개선된 음극선관용 전자총의 음극 구조체에 관한 것이다.

통상적으로 음극 구조체는 전자총의 전자 방출원으로서 열에너지에 의하여 열전자를 방출하는 장치를 말한다. 이것은 가열 방식에 따라서 직접 가열 방식인 직열형 음극 구조체와, 간접 가열 방식인 방열형 음극 구조체로 분류할 수 있다. 직열형 음극 구조체는 필라멘트에 전자 방출부가 직접적으로 접촉되어 있는 형태이고, 방열형 음극 구조체는 필라멘트와 전자 방출부가 상호 분리되어 있는 형태이다. 특히, 방열형 음극 구조체는 대량의 열전자를 요구하는 전자총에 적용가능한 것으로, 그 구조적인 특징에 따라서 산화물 음극 구조체와 디스펜서 음극 구조체로 세분화시킬 수 있다.

도 1은 종래의 방열형 음극 구조체(10)의 일 예를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 음극 구조체(10)에는 전자총의 제어 전극인 G1 전극(100)과 인접하게 설치되는 금속재로 된 베이스 부재(11)와, 상기 베이스 부재(11)의 하부에서 이를 지지하는 슬리이브(12)와, 상기 슬리이브(12)와 소정 간격 이격되게 설치되어 슬리이브(12)를 지지하는 홀더(14)를 포함한다. 상기 슬리이브(12)는 그 하단부에서 리본(13)의 일단부가 용접되어 있고, 상기 리본(13)의 타단부는 상기 홀더(14)의 상면에 용접되어 있다.

또한, 상기 베이스 부재(11)의 상면에는 소량의 전자 방출 물질(17)이 도포되어 있다. 그리고, 상기 슬리이브(12)의 내부에는 상기 전자 방출 물질(17)을 가열하기 위한 히이터(15)가 슬리이브(12)의 길이 방향을 따라 권취되어 있다.

이와 같은 구조를 가지는 음극 구조체(10)는 홀더(14)의 외주면 하단부에서 음극 지지체(16)에 용접된 상태에서 도면에는 도시되어 있지 않지만 음극선관의 펀넬 네크부에 설치된 비드부에 지지되는 형태를 취한다.

상기와 같이 구성된 음극 구조체(10)의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

상기 히이터(15)의 단자에 소정의 전원이 인가되면, 상기 히이터(15)가 발열하게 된다. 히이터(15)가 발열하게 되면, 이 열에 의하여 상기 슬리이브(12)와, 베이스 부재(11)가 가열됨으로써 상기 전자 방출 물질(17)이 가열 된다.

상기 전자 방출 물질(17)이 가열되면, 이로부터 열전자가 방출된다. 방출된 열전자는 도면에 도시된 G1 전극(100)을 포함한 전자총의 전극들에 형성된 전자 렌즈에 의하여 집속 및 가속되고, 편향 요오크에 의하여 선택적으로 편향되어 패널의 형광막에 랜딩됨으로써 형광체를 여기시키게 된다. 이에 따라, 화상은 재현가능하다.

그런데, 종래의 음극 구조체(10)는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

상기 히이터(15)에 전원이 인가되어 전자 방출 물질(17)로부터 열 전자가 방출되는 동안 음극 구조체(10)은 고온 상태를 유지하고 있다. 즉, 상온 상태에서 음극 구조체(10)가 구동을 시작하게 되면, 불과 수초만에 상기 히이터(15)에 의하여 열이 다른 부분에 전달되어 대략 700 내지 900 ℃까지 급격하게 상승하게 된다. 이에 따라 열적 변형을 발생시키게 된다.

상기와 같이 초기 구동시에 열적 변형의 과정을 설명하면 다음과 같다.

상기 히이터(15)에 소정의 전원이 인가되면, 히이터(15)가 내부에 설치된 슬리이브(12)가 가열되고, 상기 슬리이브(12)에 의하여 지지된 베이스 부재(11)가 가열된다. 상기 베이스 부재(11)가 가열되면, 그 윗면에 도포된 전자 방출 물질(17)로부터 열전자가 방출됨과 동시에, 상기 베이스 부재(11)와 인접하게 설치된 G1 전극(100)이 열적으로 변형을 일으키는 제 1 열적 변형 과정을 거치게 된다.

이와 동시에, 상기 히이터(15)로부터 슬리이브(12)에 전달된 열은 그 하단부에 용접되어 슬리이브(12)를 홀더(14)로부터 현가시키는 리본(13)에도 전도되어, 상기 홀더(14)를 가열시키게 된다. 이 가열된 열은 상기 홀더(14)의 하단부에 용접되어 지지된 음극 지지체(16)를 가열시키는 제 2 열적 변형 과정을 거치게 된다. 또한, 상기 슬리브(12)로부터 방출되는 복사열에 의해서도 홀더(14)는 가열되고, 이 열은 다시 음극 지지체(16)를 가열하게 되는 제 3 열적 변형 과정이 발생한다.

이처럼, 히이터(15)에 전원이 인가되는 시점으로부터 수초이내에 급격한 열적 변형을 일으키고, 이후에는 상당한 시간, 예컨대 10 내지 30분 정도의 열적 안정기를 가지게 된다.

상기 언급한 바와 같이, 음극 구조체(10)는 제 2,3 열적 변형 과정중에 상기 슬리이브(12)의 하단부에 리본(13)이 용접된 지점 A을 통하여 열이 전도되고, 이 열은 상기 리본(13)과 홀더(14)가 용접된 지점 B를 통하여 홀더(14)에 전달된다. 이어서, 이 열은 상기 홀더(14)의 외주면 하단부에 용접된 지점 C를 통하여 음극 지지체(16)에 전달하는 과정을 거치게 되므로, 상기 음극 지지체(16)의 변형을 가져오게 되고 소정 시간이 경과된 다음에 열적 안정을 회복하는 결과를 초래하여 열 손실이 크다고 할 수 있다.

이러한 음극 구조체(10)의 열 손실은 보다 큰 열 용량을 가진 히이터(15)를 요구하게 되고, 이에 따라 전력 소모가 증대되며, 특히 함침형 음극 구조체와 같이 고온의 가열 온도가 필요한 경우에는 적용하기가 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 음극 구조체를 구동시 초기에 열적 안정에 걸리는 시간을 줄이고, 소비 전력을 줄일 수 있도록 구조가 개선된 음극선관용 전자총의 음극 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 음극 구조체를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 전자총이 음극선관의 네크부에 장착된 상태를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 음극 구조체를 도시한 분리 사시도,

도 4는 도 3의 음극 구조체의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10,30...음극 구조체 11,31...베이스 부재

12,32...슬리이브 13,33...리본

14...홀더 15,35...히이터

16,36...음극 지지체 17...전자 방출 물질

34...상부 홀더 38...하부 홀더

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 음극선관용 전자총의 음극 구조체는,

상부에 전자 방출 물질이 도포된 베이스 부재;

상기 베이스 부재를 하부로부터 지지하는 슬리이브;

상기 슬리이브의 내부에 설치되어 소정의 전원이 인가시 열을 발생시키는 히이터; 및

상기 슬리이브의 외주면을 감싸도록 인접하게 설치되어 이를 지지하고, 상기 히이터로부터 발생된 열이 베이스 부재측이외의 부분으로 전달되는 것을 방지하도록 설치되는 적어도 두 개 이상으로 된 홀더 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 홀더 부재는 상기 슬리이브를 소정 간격 이격된 상태에서 수용하도록 설치되는 상부 홀더와, 상기 상부 홀더의 아랫면에 설치되어 상부 홀더와 소정 간격 이격되게 결합되는 하부 홀더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 상부 홀더와 하부 홀더는 복수개의 용접점에 의하여 용접결합되는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 구조체를 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 음극 구조체(21)가 음극선관의 네크부(210)에 설치된 상태를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 전자총(20)은 열 전자를 방출하는 음극 구조체(21)가 마련된다. 그리고, 전자 렌즈를 형성하는 전극들이 상기 음극 구조체(21)의 상부에 제 1 전극(22a), 제 2 전극(22b), 제 3 전극(22c) 및 제 4 전극(22d) 순으로 순차적으로 배치된다.

상기 음극 구조체(21)와, 제 1 전극 내지 제 4 전극(22a)(22b)(22c)(22d)의 양 측으로는 이들을 고정시키기 위하여 평행하게 복수개의 비드 글래스(bead glass,23)가 설치된다.

그리고, 상기 음극 구조체(21)의 하부에는 각 전극에 소정의 전류를 인가하기 위하여 리이드(24)가 스템(25)에 의하여 지지된다. 상기 스템(25)은 전자총(20)이 네크부(210)에 조립시 봉착된다.

한편, 최종 가속 전극인 제 4 전극(22d)의 상면에는 쉴드 컵(26)이 설치되고, 상기 쉴드 컵(26)의 외주면에는 벌브 스페이스(27)가 용접되어 있다. 상기 쉴드 컵(26)의 외주면 일측에는 상기 네크부(210)의 내주면을 따라 접촉가능한 게터 컨테이너(28)가 설치된다.

여기서, 상기 음극 구조체(21)는 음극 지지체(29)와, 히이터 지지부(200)에 의하여 상기 비드 글래스(23)에 지지되어 있다.

도 3은 도 2의 음극 구조체의 일 실시예를 도시한 분리 사시도이고, 도 4는 도 3의 음극 구조체(30)를 도시한 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 음극 구조체(30)는 전자총의 제어 전극인 G1 전극(22a)의 전자빔 통과공(22a')과 인접하게 설치되는 금속재로 된 베이스 부재(31)가 마련된다. 상기 베이스 부재(31)의 윗면에는 전자 방출 물질(37)이 도포되어 있다. 상기 전자 방출 물질(37)은 바륨 산화물을 주성분으로 하는 알칼리토류 금속 산화물, 이를테면 Ba,Sr,Ca을 포함하는 삼원 금속 산화물로 이루어져 있다.

상기 베이스 부재(31)의 하부에는 베이스 부재(31)를 지지하기 위한 슬리이브(32)가 설치된다. 상기 슬리이브(32)의 외주면 하단부에는 120도의 간격을 유지하면서 복수개의 리본(33)의 일단부가 용접(용접점 D)되어 있다.

상기 슬리이브(32)의 내부에는 상기 전자 방출 물질(27)을 가열하여 열 전자를 방출시키도록 열을 공급하는 열원인 히이터(35)가 슬리이브(32)와 접촉되지 않게 설치된다. 상기 히이터(35)는 텅스텐과 레니윰(rhenium)의 합금으로 된 와이어 형태로 상기 슬리이브(32)의 길이 방향으로 권취되어 있고, 그 표면에는 절연을 목적으로 알루미나 산화물과 같은 코팅층이 코팅되어 있다. 상기 히이터(35)로부터인출되는 각 단부(35a)(35b)는 히이터 지지부(200)에 용접되어 있다.

상기 슬리이브(32)의 외면에는 소정 간격 이격되게 상부 홀더(34)가 설치된다. 상기 상부 홀더(34)는 상기 슬리이브(32)를 감싸는 형태이다. 그리고, 상기 상부 홀더(34)는 그 상부에 플랜지부(34a)가 형성되어 있어서, 상기 리본(33)의 타단부가 상기 플랜지부(34a)에 면접촉된 상태에서 용접(용접점 E)되어 있다. 상기 리본(33)에 의하여 상기 슬리이브(32)는 상부 홀더(34)에 현가되어 있다.

그리고, 상기 상부 홀더(34)의 하부에는 상부 홀더(34)와 상응하는 직경을 가지는 하부 홀더(38)가 설치된다. 상기 하부 홀더(38)의 상부면은 상기 상부 홀더(34)의 하부면과 상호 대응시킨 상태에서 일지점에서 용접(용접점 G)되어 있다. 이때, 상기 상부 홀더(34)와 하부 홀더(38)가 결합된 상태에서 그 높이는 종래의 홀더(14, 도 1 참조)의 높이와 대략 동일하다. 상기 하부 홀더(38)의 외주면 하단부에는 상기 음극 구조체(30)를 지지하는 음극 지지체(36)가 용접(용접점 F)되어 있다.

이처럼, 본원 발명의 음극 구조체(30)는 상부 홀더(34)와 하부 홀더(38)로 분리되어 있고, 상기 상부 및 하부 홀더(34)(38)는 용접점 G에 의하여 상호 결합되어 있다. 또한, 상기 하부 홀더(38)는 음극 지지체(36)와 용접점 F에 의하여 상호 결합되어 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 음극 구조체(30)의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

우선 상기 히이터(35)의 양 단자부(35a)(35b)에 소정의 전원이 인가된다. 이에 따라, 텅스텐과 레니윰으로 합금 소재로 된 히이터(35)는 발열하게 된다. 상기 히이터(35)가 발열하게 되면, 히이터(35)와 소정 간격 이격되게 설치되어 이를 수용하는 슬리이브(32)에 열이 전달된다. 이때, 상기 히이터(35)의 표면에는 알루미나 산화물과 같은 절연체로 코팅되어 있어서 슬리이브(32)의 내주벽과 절연가능하다.

상기 슬리이브(32)에 전달된 열은 슬리이브(32)에 의하여 지지된 베이스 부재(31)를 가열시키게 된다. 이에 따라, 상기 베이스 부재(31)의 윗면에 도포된 전자 방출 물질(37)이 가열되고, 이로부터 열 전자가 방출된다. 방출된 열 전자는 제어 전극인 G1 전극(22a)을 포함한 전자총의 전극들간에 형성된 전자 렌즈에 의하여 집속 및 가속되고, 편향 요오크에 의하여 선택적으로 편향된다.

이어서, 이 전자 빔은 패널의 내면에 형성된 형광막에 랜딩됨으로써 형광체를 여기시키게 되어 화상의 재현이 가능하게 된다.

여기서, 본 발명에 따른 음극 구조체(30)의 초기 구동시에 열적 변형의 과정을 살펴보기로 한다.

상기 히이터(35)에 전원이 인가되는 시점으로부터 전자 방출 물질(37)로부터 열 전자가 방출되는 동안에는 상온 상태에서 수초만에 대략 700 내지 900℃ 정도까지 온도가 급격하게 상승하게 된다. 이에 따라 상기 음극 구조체(30)에는 열적 변형이 발생하게 된다.

즉, 상기 히이터(35)에 소정이 전원이 인가되면, 상기 히이터(35)가 그 내부에 설치된 슬리이브(32)가 가열되고, 상기 슬리이브(32)에 의하여 지지된 베이스부재(31)가 가열된다. 상기 베이스 부재(31)가 가열되면, 상술한 바와 같이 그 윗면에 도포된 전자 방출 물질(37)로부터 열 전자가 방출됨과 동시에, 상기 베이스 부재(31)와 인접하게 설치된 G1 전극(22a)이 열적으로 변형을 일으키는 제 1 열적 변형 과정이 발생된다.

이와 동시에, 상기 음극 구조체(30)에는 상기 히이터(35)로부터 슬리이브(32)에 전달된 열이 용접점 D를 통하여 상기 슬리이브(32)를 상부 홀더(33)로부터 현가시키는 리본(33)에 전달되고, 이 열은 용접점 E를 통하여 결합된 상부 홀더(34)에 전달되는 제 2 열적 변형 과정이 발생하게 된다. 또한, 상기 슬리이브(32)로부터 방출되는 복사열에 의해서도 상기 상부 홀더(34)는 가열되는 제 3 열적 변형 과정이 발생하게 된다.

여기서, 상기 상부 홀더(34)는 하부 홀더(38)와 용접점 G에 의하여 결합되어 있고, 상기 하부 홀더(38)는 용접점 F에 의하여 음극 지지체(36)에 고정되어 있다. 즉, 리본(33)에 의하여 상부 홀더(34)에 전달된 열은 상기 음극 지지체(36)로 방출되는 열을 최소화시켜서 상기 음극 구조체(30)가 변형되어 다시 열적으로 안정화시킬 수 있는 시간을 줄여주게 된다.

이것은 상기 상부 홀더(34)로부터 하부 홀더(38)로 열이 전달된다 할지라도 용접점 G를 통해서만 열의 전도가 일어나게 되고, 상기 상부 및 하부 홀더(33)(38)가 결합되는 부위에는 소정의 간격을 유지하고 있으므로 열 방출량을 제어하는 것이 가능하기 때문이다.

또한, 상기 슬리이브(32)로부터 방출되는 복사열도 상기 상부 홀더(34)의 열적 변형에 영향을 주게 되는데, 이 열적 변형 과정에서도 상기 음극 지지체(36)까지 열이 전달되는 것을 최소화하게 되어 열적 안정화를 회복하는데 경과되는 시간을 줄일 수가 있다.

이처럼, 상기 상부 홀더(34)와 하부 홀더(38)가 분리되어 용접점 G에 의하여 상호 결합됨으로써 음극 구조체(30)가 초기 구동시 히이터(35)로부터 발생된 열이 전자 방사 물질(37)을 방출시키는 곳이외에 전도되는 열을 최소화시키는 것이 가능하다고 할 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명의 음극선관용 전자총의 음극 구조체는 슬리이브를 지지하는 홀더를 상부 홀더와 하부 홀더로 분리함으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 히이터로부터 발생되는 열이 다른 부분으로 전도되는 것을 최소화시킬 수 있어 동일한 열용량을 가진 히이터를 사용하더라도 음극 구조체의 온도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 히이터의 소비 전력을 줄일 수 있게 되어 저전력의 히이터를 적용시키는 것이 가능하다.

둘째, 함침형 음극 구조체나 금속 음극 구조체와 같은 고온의 가열 온도가 필요한 경우에도 열전도나 슬리이브의 복사열에 의한 음극 지지체가 열변형되는 현상을 최소화하게 시키는 것이 가능하다고 할 수 있다.

셋째, 구동 초기에 급격한 열적 변형에 의한 전기적 특성이 안전화되는데 걸리는 시간을 줄일 수 있게 되어 음극 구조체의 열효율을 향상시킨다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 상부에 전자방출물질이 도포된 베이스부재;

   상기 베이스부재를 하부로부터 지지하는 슬리이브;

   상기 슬리이브의 내부에 설치되어 전원인가시 열을 발생시키는 히이터; 및

   상기 슬리이브의 외주면을 감싸서 상기 히이터로부터 발생된 열이 상기 베이스부재측 이외의 부분으로 전달되는 것을 방지하도록 설치되고,

   외주면에 형성된 리본에 의하여 상기 슬리이브를 현가시키면서 이를 수용가능하게 설치되는 상부홀더와, 상기 상부홀더의 하부에 설치되어 상기 상부홀더와 용접결합되는 하부홀더를 가지는 홀더부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총의 음극구조체.
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