KR0148784B1 - 아크 억제수단을 가진 음극선관 - Google Patents

아크 억제수단을 가진 음극선관

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KR0148784B1 KR1019890001713A KR890001713A KR0148784B1 KR 0148784 B1 KR0148784 B1 KR 0148784B1 KR 1019890001713 A KR1019890001713 A KR 1019890001713A KR 890001713 A KR890001713 A KR 890001713A KR 0148784 B1 KR0148784 B1 KR 0148784B1
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Abstract

내용 없음.

Description

아크 억제 수단을 가진 음극선관
제1도 본 발명에 따른 바람직한 음극선관(CRT)의 네크를 부분 절단한 측면도.
제2도 제1도에 도시한 CRT의 네크를 선 2-2를 따라 부분 절취한 정면도.
제3도 전자총 부분의 상대적인 스포트 노킹 작용을 나타내는 곡선.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 밀폐형 유리 엔벨로프 13 : 네크
17 : 핀 19 : 베이스
21 : 전자총 장착 어셈블리 23a,23b : 유리지지 로드 또는 비이드
27 : 제어 그리드 전극(G1) 29 : 스크린 그리드 전극(G2)
31 : 집속 전극(G3) 33 : 양극 전극(G4)
43a,43b : 전기 전도성 코팅
본 발명은 유리 네크 내에 배치된 비이드(bead) 전자총 장착 어셈블리를 포함하는 음극선관(cathode-ray tube)에 관한 것으로서, 전자총의 절연성지지 비이드가 아크를 억제하기 위한, 특히 유리 네크 내에서의 플래시오버(flashover)를 억제하기 위한 전기 전도성 코팅을 갖는 음극선관에 관한 것이다. 상기 전기 전도성 코팅은 음극선관에서 전기적인 처리를 악영향없이 수행할 수 있는 크기 및 위치를 갖도록 형성되어진다.
컬러 텔레비젼 수상관은 밀폐형 유리 엔벨로프(evacuated glass envelope)를 포함하는 CRT이며, 상기 엔벨로프는 발광 뷰잉 스크린을 수용하는 뷰잉 윈도우 및 그 스크린을 선택적으로 주사하는 하나 또는 그 이상의 전자빔을 발생시키는 전자총 장착 어셈블리를 수용하는 유리 네크를 포함하고 있다. 장착 어셈블리의 각 전자총은 음극 및 수상관의 축방향으로 길게 연장하는 적어도 2개의지지 로드로부터 나란하게 이격되어 일체로서 지지되는 복수의 전극을 포함하며, 지지 로드는 대체로 유리 비이드의 형태로 되어 있다. 유리 비이드의 표면은 유리 네크의 내부 표면으로부터 근접하게 이격되어 대면하도록 연장된다. 유리 비이드는 대체로 주위 전계가 작은 네크 스템(stem)에 근접한 영역으로부터 음극선관의 동작시 주위 전계가 높고 최고 동장 전위가 인가되는 전극 영역으로 연장된다. 비이드와 네크 표면간의 공간은 누설 전류가 네크 스템 영역으로부터 최고 전위 전극의 영역까지 이동하는 채널을 이룬다. 이러한 누설 전류는 네크부의 유리에서 청색발광을 일으키고, 네크 표면을 대전시킴과 동시에 네크내에 아크 방전 또는 플래시오버를 야기할 수 있다.
이러한 누설 전류를 차단 또는 감소시키기 위한 여러 가지 방법이 제시되어 왔다. 그 예로서 네크부 유리상에 코팅을 설치하여 아크의 발생을 방지하는 방법이 부분적으로 실효를 거두었지만 아크가 일단 발생되면 코팅이 완전히 타버리는 결점이 있다. 또 (부분적으로 또는 완전하게 장착 어셈블리 주위에 설치되도록) 채널내에 금속 와이어 또는 리번을 설치하는 방법이 있지만, 이 방법은 그 종방향 크기가 제한되어 있기 때문에 자주 금속 와이어 또는 리번을 우회하여 아크가 발생하고, 비이드와 네크간의 공간이 협소하여 단락의 문제가 발생되며, 금속 구조물로부터 전계 방사가 자주 일어난다는 이유 때문에 부분적으로 밖에 아크 발생을 감소시키지 못한다.
특히 효과적인 것으로 알려진 또다른 방법은 1981년 9월 8일자로 케이.지. 헤른퀴스트(K.G. Hernqvist)에게 허여된 미국 특허 제4,288,719호에 개시되어 있다. 이 특허에 개시된 CRT는 비이드 전자총 장착 어셈블리를 갖는데, 여기서 각각의 유리 비이드는 네크와 마주보는 상기 유리 비이드 표면상에 장방형의 전기 전도성 금속 코팅을 갖는다. 그러나, 전자총의 전극들에 예컨대 스포트 노킹(spot knocking)의 전기적 처리를 실시하면 전기 전도성 코팅이 부식되어 CRT에 바람직하지 못한 입자를 발생시킨다는 것이 발견되었다. 스포트 노킹에 대해서는 1980년 7월 29일자로 엘.에프. 호펜(L.F. Hopen)에게 허여된 미국 특허 제4,214,798호에 개시되어 있다.
또 다른 방법은 1986년 1월 28일자로 에스.에이. 오프레스코(S.A. Opresko)에게 허여된 미국 특허 제4,567,400호에 개시되어 있다. 상기 특허에서 전기 전도성 코팅은 집속 전극에 대향하여 배치되며, 최종단의 전극, 즉 양극 전극과 인접 집속 전극 사이의 갭으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 있으며, 전기 전도성 코팅의 어떤부분도 집속 전극상의 클로우(claw)에 대항되지 않는다. 그러나, 상기 특허에 개시된 코팅은 스포트 노킹 작용의 정도, 즉 유도된 전기 방전의 횟수 뿐만 아니라 방전이 발생되는 전자총 장착 어셈블리의 영역에도 악영향을 끼친다. 특히, 스포트 노킹 처리 동안의 전기적 작용은 절연성의 비이드상에 전기 전도성 코팅을 갖지 않는 CRT보다 전기전도성 코팅을 갖는 CRT인 경우에 7배 정도 더 높다. 이렇게 전기적 작용이 높아지면, CRT의 샤도우 마스크에 있는 개구를 차단시키는 비이드, 스템 및 유리 네크 입자들을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 또한, 종래의 전기 전도성 코팅은 스포트 노킹 작용을 장착 어셈블리의 저전압 영역으로 집중시킨다. 따라서, 장착 어셈블리의 고전압 영역(양극 전극과 집속 전극 사이)에서의 스포트 노킹 작용이 감소되고, 차후의 고전압 특성, 즉 누설 전류 및 잔광(afterglow)이 최적화되지 못한다.
본 발명에 따른 CRT는 상기한 미국 특허 제4,288,719 및 4,567,400호에 개시된 종래의 CRT와 구조면에서 유사한 전자총 장착 어셈블리를 갖는다. 종래의 구조와 관련하여, 본 발명의 전자총 장착 어셈블리는 적어도 하나의 전자빔을 발생시키기 위한 수단과, 연속적으로 서로 이격되게 배치된 복수의 전극을 포함하는데, 상기 각 전극은 스크린 그리드 전극, 집속 전극 및 양극 전극으로 구성되며, 이들은 적어도 2개의 종방향으로 연장하는 절연성지지 비이드의 한쪽 주표면에 고정된다. 각 지지 비이드의 대향하는 주표면은 외측으로 향하며 집속 전극에 대향하는 설치된 전기 전도성 코팅을 갖는다. 전자총 장착 어셈블리 내에서 비이드를 따라 전기적 작용을 발생시키기 위해 전극에 적절한 전압을 인가하는 수단이 또한 제공된다. 본 발명의 구조가 종래의 구조와 다른점은 각 비이드상의 전기 전도성 코팅이 비이드를 따라 최저의 전기적 작용을 갖는 영역에 위치됨과 동시에, 스크린 그리드 전극에 인접한 집속 전극의 단부로부터 특정 거리만큼 이격되어 위치 설정된다는 점이다.
제1도 및 제2도는 컬러 수상관의 네크 부분의 구조를 상세히 도시한 것이다. 본 발명의 CRT의 구조는 전자총 장착 어셈블리를 제외하고는 종래의 CRT와 동일하다. 음극선관은 퍼널(funnel)(도시생략)과 장방형 페이스 플레이트 패널(도시생략)을 밀봉하여 구성된 밀폐형 유리 엔벨로프(11)를 구비하며, 퍼널에는 네크(13)가 일체적으로 부착된다. 복수의 리드 또는 핀(17)이 관통하고 있는 유리 스템(15)은 네크(13)의 일단부를 밀폐시킨다. 엔벨로프 외측의 핀(17)에는 베이스(19)가 부착된다. 페이스 플레이트 패널은 뷰잉 윈도우(Viewing window)를 포함하고 있으며, 이 뷰잉 윈도우의 내측면상에는 통상의 시청 조건으로 수직 방향, 즉 스크린의 단축(短軸) 방향으로 복수의 형광 라인이 연장하여 형성된 발광 뷰잉 스크린이 설치된다.
인-라인형의 비이드 양전위(bipotential) 전자총 장착 어셈블리(21)는 네크(13)의 중앙부에 장착되며, 3개의 전자빔을 발생시켜 공동 평면의 집속 경로를 따라 뷰잉 스크린에 투사하도록 구성되어 있다. 장착 어셈블리(21)는 종래와 같은 방법을 여러개의 전극이 고정되고 지지되어 완전한 유니트를 형성하는 두 개의 유리제 지지 로드, 즉 비이드(23a,23b)를 포함하고 있다. 이러한 전극은 실질적으로 균등하게 횡방향으로 이격된 (각각의 빔을 발생시키기 위한) 3개의 공동 평면 음극 전극(25), 제어 그리드 전극(27)(G1로도 표시됨), 스크린 그리드 전극(29)(G2로도 표시됨), 집속 전극(31)(G3으로도 표시됨), 양극 전극(33)(G4로도 표시됨) 및 차폐컵(35)을 포함하며, 이 전극들은 비이드(23a,23b)에 의해 상기 기재 순서에 따라 종방향으로 이격되게 배치되어 있다. 장착 어셈블리(21)의 여러 전극들은 직접적으로 또는 금속 리본(37)을 통해 핀(17)에 전기적으로 접속된다. 장착 어셈블리(21)는 네크(13)의 내부면에 형성된 전기 전도성 내부 코팅(41)에 압착되어 접촉하는 스너버(39)에 의해 핀(17)위의 네크(13)내의 소정위치에 유지된다. 내부 코팅(41)은 퍼널의 내부면상으로 연장해서 양극 버튼(도시생략)에 접속된다.
각각의 비이드(23a,23b)는 약 10mm 폭과 50mm 길이로 구성되며, 네크(13)의 내부면과 이격되어 마주보고 있는 표면상의 한부분에 전기 전도성 코팅(43a,43b)을 각각 갖는다. 이 실시예에서, 각 코팅(43a,43b)은 미국 뉴저지 이스트 뉴워크에 소재하는 잉글하드(Englehard) 인더스트리스사에서 시판하는 하노비아(Hanovia) 리퀴드 브라이드 프라티늄 No.5와 같은 수지산염 금속으로 구성된다. 수지산염 코팅은 도금, 스크리닝, 분사 또는 인쇄전사와 같은 임의의 공지된 처리방법으로 얻을 수 있다. 수지산염으로 코팅된 비이드는 유기물을 증발시키고 상기 코팅을 경화시키기 위해 공기중에서 500℃`로 가열하고 그 다음에 실온에서 냉각된다.
결과로서 얻어진 코팅 생성물은 비이드(23a,23b) 각각의 외측면에 밀착 결합된 프라티늄과 금의 합금을 포함한다. 각 코팅(43a,43b)은 실질적으로 원형이며 비이드의 전체 폭보다 더 작은 약 6.4mm(1/4 인치)의 직경 d를 갖는다. 각 코팅은 약 500Å의 두께로 점점 가늘어지는 엣지부를 제외하고는 약 1000Å의 두께로 되어 있다. 각 코팅은 전기적으로 플로우팅 상태에 있다.
음극선관은 핀(17) 및 양극 버튼을 통해서 내부 코팅(41)에 동작 전압을 인가함으로써 정상적으로 동작한다. 동작 전압은 예컨대, G1에 100[V] 이하, G2에 약 600[V], G3에 약 8000[V], G4에 약 30,000[V]의 전압으로 인가된다. 비이드 구조로 인하여, 비이드 채널(47)이라고도 하는 비이드와 네크 사이의 영역은 전자총 채널(49)이라고도 하는 네크와 장착 어셈블리의 다른 부분간의 영역과는 다르게 작용한다. 음극선관이 작동할 때 전도성 코팅(43a,43b)이 존재하지 않으며, 아크(플래시오버)가 비이드 채널(47)에서 발생될 수 있다. 그러나 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이 전도성 코팅이 존재하는 경우에는 이러한 비이드 채널에서의 아크는 실질적으로 완전히 억제된다.
G3, 즉 집속 전극(31)은 G4, 즉 양극 전극(33)의 방향으로 배치된 제1의 장방형 통모양 컵(51)과 G2 방향으로 배치된 제2의 장방형 통모양 컵(53)을 포함하는데, 상기 컵들(51,53)은 주변 플랜지(55)에 의하여 각각의 개방 단부가 서로 결합되어 있고, 상기 주변 플랜지는 컵(51,53)을 비이드(23a,23b)에 고정시키는 클로우(26)를 포함하고 있다.
약 1.25±0.20mm(50±8밀)의 갭 폭을 가진 제1 갭(57)은 제1 컵(51)의 단부와 전극 G4사이에 형성된다. 제2 갭(59)은 제2 컵(53)의 대향 단부와 G2사이에 형성된다. 제2 갭(59)의 갭 폭은 약 0.84±0.05mm(33±2밀)이다.
제1도 및 제2도 도시된 실시예는 전도성 코팅(43a,43b)의 중심부가 제2 갭(59)에 인접한 집속 전극(31)의 제2 컵(53)의 단부로부터 종방향 치수 d의 약 1.25배의 거리만큼 이격되어 있다는 점에서 미국 특허 제4,288,719 및 4,567,400호의 실시예와 구별된다.
전도성 코팅(43a,43b)은 전기 아크 또는 입자를 발생하기 쉬운 뾰족한 모서리가 없도록 원형으로 되는 것이 바람직하다. 약 6.4mm 즉 1/4인치의 직경을 가진 코팅이 이상적인 것으로 밝혀졌는데, 그 이유는 코팅의 직경이 지지 비이드(23a,23b)의 폭(10mm)보다 작으므로 전도성 코팅(43a,43b)을 클로우(56)의 위치에 상관없이 만들수 있기 때문이다. 전술한 바와 같이, 전도성 코팅(43a,43b)은 제2 갭(59)에 인접한 제2 컵(53)의 단부로부터 약 8mm(0.31인치) 떨어진 곳에 중심을 두고 있다.
제3도는 비이드(23a,23b)를 따라 여러 위치에 위치 설정된 전도성 코팅(43a,43b)에 대한 상대적인 스포트 노킹 작용(spot knocking activity)을 나타내는 곡선이다. 비이드 자체는 도시되지 않았지만 양극 전극(G4), 집속 전극(G3) 및 스크린 그리드 전극(G2)에 대한 상대적인 위치는 눈금으로 도시하였다. 곡선은 스포트 노킹 작용의 정점에서 1의 값이 할당되도록 표준화되어 있다. 전도성 코팅의 하나(43a)는 최소 스포트 노킹 작용 영역의 곡선상에 나타나도록 도시되어 있다.
스포트 노킹은 전술한 미국 특허 제4,214,798호에 개시된 방식으로 수행된다. 간단히 설명하면, 히터, 음극, 제어 전극 및 스크린 전극을 포함한 전자총 장착 어셈블리 소자들은 상호 접속되어 있으며, 정상 동작 전압을 초과하는 스포트 노킹 전압은 양극과 상기 상호 접속된 전자총 소자들 간에 인가된다. 접속 전극은 스포트 노킹 동안 전기적으로 플로우팅 상태에 있다. 스포트 노킹은 나중에 CRT의 정상 동장 동안 전자의 전계 방사를 일으킬 수 있는 돌기, 버르(burr) 및 입자등을 전극의 표면으로부터 제거한다.
전도성 코팅(43a,43b)의 크기 및 위치는 스포트 노킹 작용이 레벨 및 그 효과에 중대한 영향을 끼친다. 스포트 노킹 작용의 레벨이 고 레벨인 경우 음극선관에 손상을 가하고 유리 입자(loose particles)를 발생시킬 수 있기 때문에 그 레벨을 감소시키는 것이 좋다. 비이드(23a,23b)상에서의 전도성 코팅(43a,43b)의 최적 위치는 제3도에 도시된 바와같이 데이터 포인트 3을 중심으로 하는 위치이다. 제3도의 곡선은 전도성 코팅(43a,43b)이 최소의 전기적 작용 영역에 있도록 집속 전극(G3) 위의 비이드(23a,23b)의 외측으로 향하는 주표면 상에 배치됨으로써 스포트 노킹 작용이 최소로 될 수 있음을 보여준다. 약 6.4mm(1/4인치)의 직경을 가진 전도성 코팅에 대한 상대적인 스포트 노킹 작용을 코팅의 중심이 양극 전극(G4)으로부터 떨어져 있는 거리의 함수로서 비교한 실험적인 데이터 포인트가 표 Ⅰ에 나열되어 있다. 전극 G2와 G3사이의 갭(59)의 부근, 즉 데이터 포인트 4와 5 사이에서, 전기적 작용 및 입자 발생의 가능성 및/또는 전자총에 대한 전기적 손상이 가장 크다는 것을 알 수 있다. 이것은 미국 특허 제4,567,400호의 제1도 및 제2도에 도시된 것과 같은 대면적인 전도성 코팅을 가진 CRT에 대한 스포트 노킹 작용의 관찰 결과와 일치한다.
제3도의 스포트 노킹 작용 곡선은 스포트 노킹 동안 발생된 아크를 계수하고, 아크의 위치를 가시적으로 결정하며, 제거된 CRT의 스포트 노킹후의 성능을 평가하여 만들어졌다.
Figure kpo00002
표 Ⅱ는 코팅의 위치를 G로부터 12.7mm인 지점에 고정하고 서로 다른 크기를 가진 전도성 코팅(지지 비이드(23a,23b)에 코팅을 행하지 않은 경우도 포함)의 스포트 노킹 작용을 비교하여 나타낸 것이다. 여러 가지 크기의 샘플들을 20내지 550개의 CRT에 각각 사용하였다. 표준 전도성 코팅은 실질적으로 장방형 형태로 되어 있으며 면적이 1로 기준화된 것이다. 본 발명의 원형 전도성 코팅은 0.3으로 기준화된 면적을 갖는다.
Figure kpo00003
전도성 코팅이 없는 전자총을 가진 CRT는 매우 낮은 스포트 노킹 작용을 나타내지만, 미국 특허 제4,288,719호에 공지되어 있는 바와 같이, 정상적인 CRT 작동 동안에 아크 및 플래시오버를 억제하기 위해서는 어떤 형태이든 전도성 코팅이 전자총 장착 어셈블리의 지지 비이드상에 형성될 필요가 있다. 종래의 표준 코팅과 비교할 때 본 발명의 원형 전도성 코팅의 효율성은 표 Ⅱ에 주어진 정보를 제공하는데 사용된 CRT를 분석해 보면 확실히 알 수 있다. 전술한 미국 특허 제4,288,719호 및 4,567,400호에 개시된 것과 유사한 형태의 표준 전도성 코팅을 이용하는 CRT와 비교하여 보면, 본 발명의 원형 전도성 코팅(43a,43b)을 가진 CRT는 40kV의 양극 전압(anode voltage)에서 1㎂, 또는 그 이상의 집속 누설을 가지는 비율(percentage)이 더 낮고, 또한, 40kV 이항의 양극 전압에서 잔광을 보이는 비율이 더 낮은 것을 알 수 있다. 잔광은 전자총의 G-G영역으로부터의 전자 방사를 말하며, CRT가 턴 오프된 후, 축적된 전하가 소산되기 전에 스크린상에서 가시적인 패턴으로 나타난다. 본 발명에 따라 전도성 코팅(43a,43b)의 크기를 감소시키고 그 코팅을 새로운 위치에 설치하면 종래의 전도성 코팅에 의한 것보다 스포트 노킹면에서 더욱 효과적이며, 누설 전류 및 잔광이 감소되므로써 음극선관이 성능이 크게 개선됨을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 유리네크와 이 유리 네크내에 설치된 전자총 장착 어셈블리를 구비하는 음극선관으로서, 상기 전자총 장착 어셈블리가 적어도 하나의 전자빔을 발생시키는 수단과 종방향으로 연장하는 적어도 2개의 절연성 지지 비이드의 하나의 주표면에 고정된 스크린 그리드 전극, 집속 전극 및 양극 전극으로 구성되어 연속적으로 이격되게 배치된 복수의 전극을 포함하며, 상기 각 비이드의 반대쪽 주표면은 외측으로 향하고 그 표면상 상기 집속 전극에 대향하여 위치 설정된 전기 전도성 코팅이 배치되며, 상기 전자총 장착 어셈블리내에서 상기 비이드를 따라 전기적 작용을 발생시키기 위해 상기 전극에 적당한 전압을 인가하는 수단을 포함하는 음극선관에 있어서, 상기 각각의 비이드(23a,23b)상에 설치된 상기 코팅(43a,43b)은 종방향 치수 d를 갖고 상기 비이드를 따라 전기적 작용이 최소인 영역에 위치 설정되며, 상기 코팅의 중심은 상기 스크린 그리드 전극(29)에 인접한 상기 집속 전극(31)의 단부로부터 약 1.25d의 거리만큼 종방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전도성 코팅(43a, 43b)은 원형인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전도성 코팅(43a, 43b)의 치수 d는 약 6.4mm(1/4인치)인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전도성 코팅(43a, 43b)은 전기적으로 플로우팅 상태에 있는 것을 특징으로 하는 음극선관.
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