KR100198580B1 - 음극선관용 전자총 전극의 비드 글래스 서포터구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관용 전자총에 관한 것으로, 특히 전자총의 제조 공정중 전자총의 제어전극 또는 가속전극상에 형성된 비드 글래스 서포터에 비드 글래스를 융착 고정할 때 제어전극 또는 가속전극에 가해진 전도열과, 음극이 가열되어 전자총을 구동할 때 제어전극 또는 가속전극에 가해지는 전도열에 의해 제어전극 또는 가속전극에 발생하는 열응력 변형를 보상할 수 있도록 제어전극 또는 가속전극상에 형성되어 있는 비드 글래스 서포터를 음극을 바라보는 면과 화면을 바라보는 면으로 2분할하여 구성하고, 일면은 전극의 원재질과 같은 재질의 일체형으로 형성하고 타면은 열팽창 계수가 다른 재질의 금속으로 구성한 음극선관용 전자총 전극의 비드 글래스 서포터 구조이다.

Description

음극선관용 전자총 전극의 비드 글래스 서포터 구조

본 발명은 음극선관용 전자총에 관한 것으로, 특히 전자총의 제어전극 또는 가속전극상에 형성되어 있는 비드 글래스 서포터가 제어전극 또는 가속전극에 가해지는 열응력 변형을 히터열로 스스로 보상할 수 있도록 한 음극선관용 전자총 전극의 비드 글래스 서포터 구조에 관한 것이다.

전자총은 수상관을 이루는 구성장치의 하나로서 음극에서 방출된 3개의 전자빔을 수상관의 전방 내측에 도포된 적·녹·청의 형광면에 집속시켜 형광면이 각각의 전자빔에 반응되도록 함으로서 화소를 형성하고, 이 화소의 조합으로서 수상관의 전면에 화면을 구성하는 전자빔 방출장치이다.

제1도는 일반적으로 사용되는 기본적인 전자총의 개략적인 구조를 나타내는 횡단면도로서, 이는 삼극부(10)와 주렌즈부(20)로 대별된다.

삼극부(10)는 내재된 히터(11)의 열원에 따라 열전자를 방출하는 음극(12)과, 음극(12)에서 방출된 열전자를 제어하는 제어전극(13)과, 음극(12)에 있는 열전자를 가속하는 가속전극(14)의 순서로 배치 구성된다.

여기서, 히터(11)는 화면에서 가장 먼 전자총 일단부에 제공된 히터 지지체(15)에 용접 접속되어 전원을 인가받고, 음극(12)은 이 히터 지지체(15)와 음극(12) 사이에 제공된 음극 지지체(16)에 설치된다.

상기 주렌즈부(20)는 상기 삼극부(10)에서 생성된 전자빔을 집속하는 집속전극(21)과 이를 최종 가속시키는 양극(22)으로 구성된다.

전자빔의 집속능력을 향상시킬 수 있도록 집속전극(21)은 다수개의 전극(도시되지 않음)으로 분할 구성되기도 한다.

여기서, 제어전극(13)은 접지되고, 가속전극(14)에는 500∼1000V의 저전압이 인가되며, 양극(22)에는 25∼35kv의 고전압이 인가되고, 집속전극(21)에는 양극전압의 20∼30%에 해당하는 중전압이 인가된다.

제2도는 음극선관에 내장되어 전자총의 기본 골격을 이루는 각 전극중 제어전극 또는 가속전극(13,14)의 비드 글래스 마운트의 구조를 도시한다.

전자총 제어전극 또는 가속전극(13,14)들 각각은 비드 글래스(30)에 의해 소정의 간격으로 고정되는데, 비드 글래스(30)의 고정을 수단으로 제어전극 또는 가속전극(13,14)들 양측에 수직으로 형성된 각각의 제어전극 또는 가속전극(13,14)과 동일한 두께의 재질의 비드 글래스 서포터(31)가 제공되고, 비드 글래스(30)와 비드 글래스 서포터(31)와의 고착력이 향상될 수 있도록 비드 글래스 서포터(31)에는 절취부(32)가 형성된다.

비드 글래스(30)를 비드 글래스 서포터(31)에 용이하게 고정하기 위해서, 각각의 제어전극 또는 가속전극(13,14)들은 소정의 온도로 가열되고, 일체형의 비드 글래스(30)를 반용융 상태로 만든 후, 각 제어전극 또는 가속전극(13,14)들의 비드 글래스 서포터(31)에 대해 수직으로 비드 글래스(30)가 길이방향으로 삽입된다.

비드 글래스(30)를 각각의 제어전극 또는 가속전극(13,14)에 고정하는 공정에서 각각의 제어전극 또는 가속전극(13,14)은 가열되고, 비드 글래스(30)가 반 용융상태의 고온이므로 제어전극 또는 가속전극(13,14)에는 열응력이 발생하게 된다.

각각의 제어전극 또는 가속전극(13,14)들에 한 번 가해진 열응력은 비드 글래스(30)의 융착 공정이 끝난 후에도 잔존 열응력으로 남아 있게 되는데, 이 제어전극 또는 가속전극은 판상으로 형성되어 집속전극(21)이나 양극(22)에 비해 열응력에 가장 취약한 형상을 갖고 있다.

또한, 히터(11)의 발열에 의해 열전자를 방출하는 음극(12)에 상기 제어전극(13)과 가속전극(14)이 타전극(21,22)들에 비해 가장 가까이 있으므로 위치상으로도 열에 의해 가장 많은 영향을 받는 취약 위치에 놓이게 된다.

음극 지지체(16)를 기준하여 볼 때 음극(12) 역시 히터(11)의 발열에 의해 화면쪽으로 팽창을 하게 되고 음극 지지체(16)를 통해 비드 글래스(30)로 열전도가 일어나거나 비드 글래스(30)도 화면쪽으로 팽창을 하게 된다.

이러한 열응력에 의한 변형은 제어전극(13)과 가속전극(14)에 남아 있던 잔존 응력에 부합하여 삼극부(10)간의 간격 즉, 음극(12), 제어전극(13), 가속전극(14)간의 간격을 최초 설계 의도했던 바와 달리 변형시킴으로 전자총 구동시 화면 형성에 큰 악영향을 미친다.

미설명 부호 (40)은 음극에서 방출된 전자빔이 통과하는 전자빔 통과공을 나타낸다.

제3도에는 이러한 열응력에 의해 변형되는 음극(12), 제어전극(13), 가속전극(14)의 변형을 예시하고 있다.

여기에서는 음극(12), 제어전극(13), 가속전극(14)이 화면 방향으로 변형하고 있는 것을 도시하고 있지만, 제어전극 또는 가속전극(13,14)의 구성에 따라서는 음극(12), 제어전극(13), 가속전극(14)간의 변형 방향은 모두 같거나 각각 다를 수도 있다.

제3도를 참조하여 설명하면, 첫째 변형 방향이 같으면서 제어전극(13)과 가속전극(14)의 변형량이 음극(12)의 변형량보다 많을 경우 제어전극(13) 및 가속전극(14)과 음극(12)과의 거리가 멀어진다.

둘째, 변형 방향이 같으면서 제어전극(13)과 가속전극(14)의 변형량이 음극(12) 변형량보다 적을 경우 제어전극(13) 및 가속전극(14)과 음극(12)과의 거리가 가까워지게 된다.

셋째, 변형량이 서로 다를 경우는 멀어지거나 가까워질 수도 있다.

상기한 경우들은 음극선관의 반응 속도를 결정하는 중요한 요소로 작용하게 되며, 음극선관의 전체 품질을 좌우하게 된다.

제3도는, 음극(12)으로부터 전도된 전도열은 제어전극(13)이나 가속전극(14)을 음극(12)의 반대방향으로 팽창시키는 한편 비드 글래스(30)도 동방향으로 팽창시켜 음극(12)과 제어전극(13)간의 간격이 멀어지는 것만을 예시하고 있다.

제4a도의 그래프는 제어전극(13) 및 가속전극(14)과 음극(12)과의 거리가 멀어지는 경우에 있어서의, 각 전극들(12,13,14) 및 음극 지지체(16)에 의한 시간에 따른 전류량의 변화를 도시한다.

제4b도의 그래프는 제4a도의 그래프를 합성한 전자총의 오버 슈트(over shoot) 특성곡선을 나타낸다.

일반적인 전자총의 오버 슈트 특성량은 통상적으로 80%-40% 정도를 나타내고 있는데, 고정세 전자총으로 발전해 갈수록 제어전극(13)과 가속전극(14)의 전자빔 통과공(40)의 크기는 작아져, 히터(11)에 의한 전극의 열팽창에 더욱더 민감하게 반응하게 된다.

여기서, 전자총의 모델이나, 공정조건, 사용된 부품의 종류에 따라서 그 특성들이 제각기 달리 나타날 수도 있는데, 오버 슈트의 특성량이 낮은 것은 20%-60% 정도에 이르는 것이 있고, 높은 것은 150%-200%까지 이르는 것이 있다.

오버 슈트의 특성이 낮게 나오는 경우는, 제어전극(13)과 비드 글래스(30)의 열팽창량이 음극(12)의 열팽창량보다 커서, 음극(12)과 제어전극(13)간의 거리가 멀어지게 되는 경우이며, 이에 따라서 음극선관의 반응 속도가 느려지게 되어 음극선관의 신뢰성에 문제를 일으키게 된다.

오버 슈트의 특성이 높게 나오는 경우는, 제어전극(13)과 비드 글래스(30)의 열팽창량이 음극(12)의 열팽창량보다 작아서, 음극(12)과 제어전극간(13)의 가까워지게 되는 경우이며, 이에 따라서 음극선관의 반응 속도가 과대하게 되어 음극선관의 초기 화면에 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자총의 제조공정을 전자총 전극상에 형성된 비드 글래스 서포터에 비드 글래스를 융착 고정할 때 전극에 가해진 열과, 음극이 가열되어 전자총을 구동할 때 전극에 가해지는 열에 의해 발생하는 열응력 변화를 보상할 수 있는 음극선관용 전자총 전극의 비드 글래스 서포터를 제공함에 그 목적을 두고 있다.

본 발명의 목적은 전자총의 전극상에 형성되어 있는 비드 글래스 서포터를 화면을 바라보는 면과 음극을 바라보는 면으로 2분할하고 일면을 전극의 재질과 동일한 일체형으로 하고 타면은 열팽창 계수가 다른 재질로 구성함으로서 달성될 수가 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전자총의 전극상에 형성되어 있는 비드 글래스 서포터와 열팽창 계수가 다른 재질의 금속을 코팅함으로서 달성될 수도 있다.

제1도는 일반적으로 사용되는 기본적인 전자총의 개략적인 구조를 나타내는 횡단면도이다.

제2도는 음극선관에 내장되어 전자총의 기본 골격을 이루는 각 전극 중 제어전극 또는 가속전극의 비드 글래스 마운트의 구조를 도시한다.

제3도는 열응력에 의해 전자총의 음극, 제어전극, 가속전극의 변형되는 것을 나타내는 예시도이다.

제4a도는 제어전극 및 가속전극과 음극과의 거리가 멀어지는 경우에 있어서의, 각 전극들 및 음극 지지체에 변형에 의한 시간에 따른 전류량의 변화를 도시하는 그래프이다.

제4b도는 제4a도 그래프를 합성한 전자총의 오버 슈트(over shoot) 특성곡선을 나타낸다.

제5도는 제어전극 또는 가속전극이 형성된 본 발명의 실시예 1,2로서 비드 글래스 서포터의 구조를 상세히 예시하는 사시도이다.

제6도는 본 발명의 비드 글래스 서포터의 구조의 실시예 1,2를 전자총에 적용하였을 경우, 히터의 열에 의해 음극, 제어전극, 가속전극간의 거리가 보상되는 것을 나타내는 예시도이다.

제7도는 제어전극 또는 가속전극의 원재료의 두께에 대한 비드 글래스 서포터의 이질 재료의 두께 점유비에 따른 오버 슈트의 개선량을 나타내는 시험상의 그래프이다.

본 발명의 실시예 1는 비드 글래스 서포터(31)의 구조는 제5도에서와 같이 제어전극 또는 가속전극이 형성될 원재료상에 상세히 도시되어 있다.

여기서의 도면 부호는 종래와 동일한 부품에 대해서는 동일한 부품 번호를 부여하였고, 본 발명의 신규한 부분인 비드 글래스 서포터에 대해서만 t1과 t2로 보다 상세히 구분하였다.

통상적으로 제어전극 또는 가속전극(13,14)과 비드 글래스 서포터(31)는 동일 재질이고 그 두께가 동일한 0.5mm-0.3mm 사이이다.

이 제어전극 또는 가속전극(13,14)들의 양측에 형성되어 있는 본 발명의 비드 글래스 서포터(31)는 음극을 마주보는 면과 화면을 바라보는 면으로 분할 형성된다.

이중에서 일면은 원재료(50) 즉 제어전극(13) 또는 가속전극(14)과 동일한 재료로 형성되고 다른면은 원재료(50)와 밀도가 다른 즉, 열팽창 계수가 다른 재료가 통상의 수단으로 맞붙혀진다.

원재료와 동일한 재질의 두께 즉 비드 글래스 서포터의 전체 두께를(t1), 원재료(50)와 다른 이질 재료의 두께를 (t2)라고 할 경우, (t2)의 두께는 (t1) 두께의 40% 이하가 되는 것이 바람직하다.

이질 재료(t2)를 맞붙히지 않고, 코팅을 시행할 경우의 두께를 역시 (t2)라고 할 경우, (t2)의 두께는 (t1) 두께의 0.05% 정도가 되는 것이 바람직하다.

비드 글래스 서포터(31)의 원재료(50)와 이질 재료(t2)는 그 열팽창 계수가 서로 틀리므로, 히터(11)의 가열에 의해 음극에 열전자가 방출될 때, 제어전극 또는 가속전극(13,14)에 가해지는 열에 의해 비드 글래스 서포터(31)는 바이메탈이 작용하는 원리와 동일하게 변형하게 된다.

따라서, 비드 글래스 서포터(31)에 비드 글래스(30)를 융착 고정할 때 제어전극 또는 가속전극(13,14)에 가해진 열과, 음극(12)이 가열되어 전자총을 구동할 때 제어전극 또는 가속전극(13,14)에 발생하는 열응력 변형은 비드 글래스 서포터(31)가 제6도에 도시한 바와 같이 가해진 열에 비례해서 열응력 변형량을 스스로 보정한다.

열응력에 의한 제어전극(13) 또는 가속전극(14)의 변형량과 방향은 전자총의 구성 및 작용 조건에 따라 달라지므로, 비드 글래스 서포터(31)에 팽창계수가 다른 금속을 맞붙히는 두께(t2)의 비율이나 코팅의 두께(t2)와 이질 재료가 대향하는 위치 즉, 음극을 바라보는 면이나 화면을 바라보는 면을 적절히 조립함으로서 그 변형을 보상할 수가 있다.

원재료의 두께(t1)에 대한 이질 재료(t2)의 두께 점유비에 따른 오버 슈트의 개선량을 나타내는 시험상의 그래프가 제7도에 잘 도시되어 있다.

여기에서 나타나는 바와 같이, 이질 재료(t2)의 두께비가 증가함에 따라 오버 슈트의 보정 효과가 증가하다가, 두께비가 40%-50%에서는 그 효과가 일정하고, 그 이상에서는 효과가 급격히 감소한다는 것을 알 수 있다.

코팅을 시행할 경우에는 두께비가 작으므로 두 재료간의 열팽창 계수가 큰 차이가 나는 재료를 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명의 작용을 제6도를 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다.

음극선관을 동작시키면 전자총의 음극(12) 내부에 내장된 히터(11)가 발열하여 음극(12)의 온도는 약 800℃가 되며, 이 열에 의해 음극(12) 자체는 제어전극(13) 방향으로 열팽창하고 비드 글래스(30)도 동방향으로 팽창하지만 비드 글래스의 열팽창량의 정도가 제어전극의 열팽창량 정도보다 많아 음극(12)과 제어전극(13)은 서로 멀어지게 된다.

이에 계속하여, 제어전극과 가속전극에도 비드 글래스를 통해 열전달이 일어나나 변형이 발생하게 되는데 오버 슈트의 특성량은 제어전극(13)과 가속전극(14) 및 음극(12)과의 거리가 가까워거나 멀어짐에 따라 높아지거나 낮아진다.

오버 슈트의 특성량이 높아서 문제가 발생할 경우는, 제어전극(13) 또는 가속전극(14)의 비드 글래스 서포터(31)의 음극(12)을 바라보는 면에 열팽창량이 큰 재질을 사용하였을 것이므로 제어전극(13) 및 가속전극(14)과 음극(12)과의 거리는 멀어져 즉, 실선부분에서 점선부분으로 제어전극(13) 또는 가속전극(14)이 변형하여 오버 슈트의 특성량을 낮출 수가 있게 된다.

오버 슈트의 특성량이 낮아서 문제가 발생할 경우는, 제어전극(13) 또는 가속전극(14)의 비드 글래스 서포터(31)의 음극(12)을 바라보는 반대편(즉, 화면을 바라보는 면)에 열팽창량이 큰 재질을 사용하였을 것이므로 제어전극(13) 및 가속전극(14)과 음극(12)과의 거리는 가까워져 즉, 점선부분에서 실선부분으로 제어전극(13) 또는 가속전극(14)이 변형하여 오버 슈트의 특성량을 높힐 수가 있게 된다.

본 발명에서 의미하는 제어전극(13) 또는 가속전극(14)이 원재료보다 열팽창량이 큰 비드 글래스 서포터(31)의 이질 재료(t2)는 제어전극(13) 또는 가속전극(14) 원재료보다 상대적인 열팽창력이 크다는 것을 의미하므로, 본 발명과 동일한 동작 및 효과를 얻기 위해서 제어전극(13) 또는 가속전극(14)보다 열팽창량이 작은 비드 글래스 서포터의 이질 재료(t2)를 상기 실시예 1과는 반대로 부착하여 실시할 수 있다는 것도 본 발명을 통해 예상이 가능하다.

본 발명의 실시예 2는 본 발명의 실시예 1과 그 개념 및 그 작용 효과가 동일하다.

그러나 그 실시예로서 열팽창률이 다른 금속을 비드 글래스의 서포터에 일측면 즉, 음극면이나 화면을 바라보는 면에 맞붙히는 것이 아니라 코팅하는 것이 본 발명의 실시예 1과 그 시행 방법에 있어 다르다.

본 발명의 실시예 2는 특별히 도시하지 않고 제5도로서 대체한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 제어전극 또는 가속전극상에 형성되어 있는 비드 글래스 서포터를 음극면 또는 화면을 바라보는 2면으로 분할 구성하고, 일면은 가속전극 또는 제어전극과 동일 재질인 일체형으로 형성하고 타면은 열팽창 계수가 다른 재질의 금속을 마주 붙히거나 코팅함으로서 히터의 발열에 의해 제어전극 또는 가속전극으로 전달된 열로 비드 글래스 서포터를 음극면 또는 화면을 바라보는 방향으로 근접 또는 멀어지게 할 수가 있다.

따라서, 전자총의 제조 공정중 전자총의 제어전극 또는 가속전극상에 형성된 비드 글래스 서포터에 비드 글래스를 융착 고정시 전극에 가해진 열과, 음극이 가열되어 전자총을 구동할 때 전극에 가해지는 열에 의해 전극에 발생하는 열응력 변형을 바이메탈이 동작하는 원리와 같이 자연스럽게 보상할 수가 있는 것이다.

실험에 의한 본 발명의 오버 슈트 특성량의 개선 정도는 전자총에서 양호한 오버 슈트의 특성량으로 여겨지는 80%-120% 정도까지 달성할 수 있다.

Claims (4)

1. 음극선관용 전자총의 제어전극 또는 가속전극의 양측에 형성되어 있는 비드 글래스 서포터에 있어서, 상기 비드 글래스 서포터를 음극을 바라보는 면과 화면을 바라보는 면으로 2분할하여 구성하고, 일면은 전극의 원재질과 같은 재질의 일체형으로 형성하며, 타면은 전극의 원재질과 열팽창 계수가 다른 재료의 금속으로 구성한 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총 전극의 비드 글래스 서포터 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 비드 글래스 서포터의 타면은 전극의 원재질과 열팽창 계수가 다른 금속판을 맞붙힌 것임을 특징으로 하는 음극선관용 전자총 전극의 비드 글래스 서포터 구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 금속판의 두께가 전극 원재질 두께의 40%-50% 사이를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총 전극의 비드 글래스 서포터 구조.
4. 제1항에 있어서, 상기 비드 글래스 서포터의 타면은 전극의 원재질과 열팽창 계수가 다른 재료로 코팅한 것임을 특징으로 하는 음극선관용 전자총 전극의 비드 글래스 서포터 구조.