KR100261736B1 - 음극선관용캐소드구조체 - Google Patents

Abstract

음극선관에 사용되는 개선된 캐소드 구조체는 방사부(1)와 가열 소자(5)를 수납할 수 있는 제1 금속 튜브(2), 캐소드 실딩(shielding)을 구성하는 제2 금속 튜브(4) 및 상기 제2 금속 튜브 내부의 적소에 상기 제1 금속 튜브를 유지하는 수단을 포함하는데, 상기 유지 수단은 단일 금속 조각(16)으로 구성된다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 금속 조각은 브랜치(11)가 크라운의 축방향으로 연장되는 크라운으로 구성된다.

Description

음극선관용 캐소드 구조체{CATHODE STRUCTURE FOR CATHODE RAY TUBE}

본 발명은 음극선관용 전자총에 내장되도록 고안된 캐소드 구조체에 관한 것이다.

스크린 발광성, 유효 수명, 발광 시간 및 전력 소비의 면에서 성능이 향상된 음극선관이 요구되는 추세이다. 이러한 파라미터의 대부분은 반드시 수상관의 스크린을 주사하는 전자빔을 생성하는 데 사용되는 캐소드의 구조 및 형태에 따라 좌우된다. 지금까지 일반적으로 사용되는 옥사이드 캐소드는 이러한 요구에 있어서 한계에 부딪쳐 왔으며, 더 나은 유효 수명과 더불어 큰 전류 밀도를 달성하는 것이 가능한 디스펜서 캐소드에 의해 대체되고 있다.

디스펜서 캐소드는 1000℃ ∼ 1200℃ 정도의 온도에서 동작한다. 이 온도에서는, 캐소드를 구성하고 있는 구성 재료에 대한 팽창을 최소화시켜, 이러한 종류의 캐소드가 삽입되는 전자총의 양호한 성능 안정도를 달성하여야 한다. 이러한 최소화는 내화 재료 및 전도에 의한 열손실을 제한하는 치수로 된 캐소드 지지체를 사용함으로써 달성된다.

미국 특허 제4,184,100호 및 제5,218,263호는 팽창을 조절하는 데 현재 사용되는 2 가지 형식의 구조체를 나타내고 있다. 이들 특허는 한쪽 단부에 방사부(emitting part; 放射部)를 포함하고 가열 소자가 내장되어 있으며 본질적으로 원통형인 캐소드 본체, 이 캐소드의 본체를 둘러싸며 본질적으로 원통형인 열 스크린 실딩(thermal screen shielding)과 실딩(shielding) 실린더 내에 상기 캐소드 본체를 지지하는 수단을 사용한다.

상기 캐소드 지지 수단은 열전도에 의해 발생하는 열손실을 최소화하면서 견고한 조립체를 허용하도록 해야 한다. 상기 캐소드 지지 수단은 브래킷(bracket)으로 될 수 있는데, 이 브래킷은 열손실을 최소화하도록 단면이 얇은 금속 조각으로 만들어지며, 한쪽 단부는 상기 캐소드 본체에 접속되고, 다른 한쪽 단부는 실딩 실린더에 접속된다. 다른 실시예에서는, 상기 브래킷은 상기 실딩의 원통부상에 펀치되므로, 일단부는 그 실딩에 견고하게 고정되고, 타단부는 상기 캐소드 본체에 접속된다.

상기 브래킷을 개개의 금속 조각들로 만들게 되면, 몇 가지의 단점이 발생한다. 상기 브래킷은 치수가 작기 때문에 취급하기가 매우 까다롭다. 또한, 실딩의 주변 모서리에 금속 조각을 납땜하는 것은 그 모서리에 엠보스된(embossed) 경계가 형성되게 된다. 그리고, 금속 조각을 사용함으로써, 상기 실딩에 대한 캐소드 본체의 높이, 동심성(同心性) 및 수직성과 관련하여 위치를 정함에 있어 불확실성이 크다. 그리고, 폭이 좁은 금속 조각을 사용하면, 제조 비용이 증가된다.

브래킷을 실딩 실린더상에 직접 스탬프할 경우에는, 실딩 실린더를 구성할 내화 재료를 선택할 필요가 있는데, 이러한 내화 재료의 사용은 실딩 실린더의 열적 성능을 손상시켜 캐소드의 방사 계수(放射係數)에 영향을 미치게 된다. 더욱이, 내화 재료로 이루어진 실딩은 제조 비용을 증가시키게 된다.

본 발명은 전술한 구조체의 단점을 소거할 수 있는 캐소드 구조체를 제공한다.

본 발명에 따른 음극선관에 사용되는 개선된 캐소드 구조체는 방사부 및 가열 소자를 수납할 수 있는 제1 금속 튜브와, 캐소드 실딩을 구성하는 제2 금속 튜브와, 이 제2 금속 튜브 내부의 적소(適所)에 상기 제1 금속 튜브를 유지시키는 단일 금속 조각으로 이루어진 유지 수단을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 금속 조각으로 된 유지 수단은 브랜치(branches)가 크라운의 축방향으로 연장되는 크라운에 의해 구성된다.

도 1 및 도 2는 각각 종래의 캐소드 구조체의 평면도 및 절결 측면도.

도 3 및 도 4는 각각 종래의 다른 캐소드 구조체의 평면도 및 절결 측면도.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따라, 캐소드 튜브를 다른 튜브에 유지하는 부분을 나타내는 도면.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 캐소드 구조체의 절결 측면도 및 평면도를 각각 나타내는 도면.

도 9, 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 캐소드 구조체의 제2 실시예의 평면도, 절결 측면도 및 그 확대 사시도를 각각 나타내는 도면.

도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 캐소드 구조체에 사용되는 2개의 실딩 튜브의 사시도를 나타내는 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 방사부

2 : 제1 금속 튜브

4 : 제2 금속 튜브

5 : 가열 소자

10 : 크라운

11 : 브랜치

16 : 단일 금속 조각

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 디스펜서 캐소드 구조체는 단부가 방사부(1)인, 예컨대 니켈 크롬으로 이루어진 원통형의 제1 금속 튜브(2)를 포함한다. 가열 소자(5)는 튜브(2)의 내부에 배치된다. 원통형의 제2 금속 튜브(4)는 제1 금속 튜브를 둘러싸며, 열 실드(thermal shield)로서 작용하여 가열 소자(5)에 의해 생성된 열손실을 막고, 캐소드 구조체의 열출력을 증가시킨다. 제1 금속 튜브(2)는 브래킷(brackets)(3)에 의해 제2 금속 튜브(4) 내부의 적소에 유지되는데, 이 브래킷은 내화 재료를 스탬프함으로써 성형되며, 브래킷의 일단부는 제2 금속 튜브(4)의 모서리(7)에 납땜되고 타단부는 제1 금속 튜브(2)의 표면에 납땜된다. 브래킷(3)은 그 치수가 작기 때문에 모서리(7)에 납땜하는 것이 어려우며, 제2 금속 튜브(4)에 대하여 제1 금속 튜브(2)를 배치시키는 데에는 상당한 주의를 필요하게 된다. 전자총 내부에 캐소드 구조체를 배치하는 도중에, 일반적으로 기준으로서 작용하는 것은 제2 금속 튜브(4)이고, 만일 제1 금속 튜브(2)를 제2 금속 튜브(4) 내부에 제대로 배치하지 못하게 되면, 전자총과 금속 튜브들은 정확하게 동작하지 않게 된다.

도 3 및 도 4에 도시된 종래 기술의 제2의 구조체에 있어서, 제1 금속 튜브(2)를 지지하는 각각의 브래킷(6)은 제2 금속 튜브(4)의 원통형 본체로부터 직접 스탬프되며, 그 일단부는 제2 금속 튜브의 일부로서 유지된다. 브래킷(6)은 제2 금속 튜브(4)의 내부로 연장되며, 고정되지 않은 단부는 제1 금속 튜브(2)에 납땜된다. 종래의 실시예에 있어서, 제2 금속 튜브를 구성하는 재료의 선택은 여전히 내화 재료로 제한되는데, 이러한 선택은 열 실딩 효율을 저하시키고 캐소드의 열출력을 손상시킨다. 또한, 브래킷의 두께와 폭은 실딩의 최소 두께(약 25 ∼ 30 마이크론)와, 납땜 지점을 형성하기 위한 방법 및 이들 재료를 스탬핑하는 곤란성에 의해 제약받게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 제1 금속 튜브(2)는 도 5 및 도 6에 도시된 단일 금속 조각(16)에 의해, 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 금속 튜브(4) 내부의 적소에 유지된다. 이 단일 금속 조각(16)은 그 두께가 매우 얇은데, 그 두께는 15 내지 25 마이크론인 것이 바람직하고, 탄탈륨과 같은 내화 재료로 된 중공(中空) 실린더로 제작된다. 이러한 방식으로, 캐소드 본체와 실딩 사이의 열절연은 크게 개선되므로, 캐소드를 동작 온도까지 가열하는 시간을 단축시키게 된다.

단일 금속 조각(16)은 몇 개의 브랜치(11)를 갖는 원통형 크라운(10)을 포함하는데, 상기 브랜치는 크라운(10)으로부터 연장되어 있다. 이 브랜치는 내화 재료로 이루어진 실린더의 표면상에 스탬프함으로써 얻을 수 있다. 이들 브랜치는 일정한 간격으로 크라운(10)의 주변에 정렬된다. 충분히 견고한 배치를 보장하려면, 서로 120°로 정렬된 적어도 3개의 브랜치를 사용한다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 이들 브랜치는 제2 금속 튜브(4)의 내부 쪽으로 연장되므로, 그들의 단부(12)는 예컨대 납땜에 의해 제1 금속 튜브(2)에 부착될 수 있다. 이어서, 상기 캐소드 구조체의 최종 조립체는 제1 금속 튜브(2)를 제2 금속 튜브(4) 내부로 삽입함으로써 형성된다. 크라운(10)은 제2 금속 튜브(4)의 단부의 외부 직경은 내부 직경보다 약간 작다. 상기 제2 금속 튜브(4)에 대해 제1 금속 튜브(2)를 상대적으로 배치한 후, 크라운(10)은 예컨대 레이저 용접에 의해 제2 금속 튜브(4)에 납땜된다.

이러한 방식에 의해, 기계적 지지 강도가 종래 기술의 분리된 브래킷보다 훨씬 크면서도, 종래보다 얇은 재료로 구성하는 것이 가능하게 된다. 마찬가지로, 캐소드의 조립체는 단순화 및 그에 따른 반복성(repeatability)이라는 이득을 얻는다.

다른 실시예에 있어서, 도 9, 도 10, 도 11 및 도 13에 나타난 바와 같이, 크라운(10)은 제2 금속 튜브(4)의 단부의 내부 직경이 외부 직경보다 약간 크다. 캐소드 구조체의 최종 조립시에 있어서, 제1 금속 튜브(2)를 제2 금속 튜브(4) 내부에 삽입하는 도중에, 제2 금속 튜브(4) 내부로 브랜치(11)를 통과시키는 노치(15)가 상기 제2 금속 튜브(4)의 상단 주변에 형성되어 있다. 이 구성으로 인해, 제1 금속 튜브(2)를 제2 금속 튜브(4)에 대하여 상대적으로 배치시키는 것이 자동적으로 행해지게 하는 한편, 단일 금속 조각(16)이 상기 노치(15)의 바닥부에 놓이게 하는 장점이 있다. 이것이 캐소드의 최종 조립체이며, 제1 금속 튜브의 제2 금속 튜브에 대한 상대적인 위치를 주의 깊게 측정하여야 하는 단계에 의해 조절하는 것이 더 이상 필요 없게 된다. 이러한 개선으로 인하여, 캐소드 구조체의 일부를 상대적으로 배치하는 데 있어 탁월한 반복성이 나타나게 된다.

또한, 이 구조체를 사용하는 것은 디스펜서 캐소드 구조체에 한정되지 않으며, 옥사이드 캐소드 구조체에도 사용하여 동일한 장점을 얻는다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 단점을 개선하여 비용이 절감되며, 제작이 용이하고, 개선된 열적 특성 및 강도를 갖는 캐소드 구조체를 제공한다.

Claims (6)

1. 방사부(1)와 가열 소자(5)를 수납하기에 적합한 제1 금속 튜브(2)와,

   상기 제1 금속 튜브를 감싸는 제2 금속 튜브(4)와,

   상기 제2 금속 튜브 내에 배치되어 상기 제1 금속 튜브를 유지하는 것으로서, 단일 금속 조각(16)으로 이루어진 유지 수단

   을 구비하고,

   상기 제1 금속 튜브(2), 제2 금속 튜브(4) 및 단일 금속 조각(16)은 금속으로 만들어지고, 상기 단일 금속 조각(16)은 브랜치(11)를 갖는 크라운(10)을 포함하며, 상기 브랜치는 상기 크라운의 주변에 정렬되어 있고, 상기 주변으로부터 상기 크라운의 축방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관용 캐소드 구조체.
2. 제1항에 있어서, 상기 브랜치(11)는 적어도 3개인 것을 특징으로 하는 캐소드 구조체.
3. 제1항에 있어서, 상기 크라운(10)은 상기 제2 금속 튜브(4)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 캐소드 구조체.
4. 제3항에 있어서, 상기 크라운(10)은 상기 제2 금속 튜브(4) 내부에 정렬되는 것을 특징으로 하는 캐소드 구조체.
5. 제3항에 있어서, 상기 크라운(10)은 상기 제2 금속 튜브(4)의 바깥 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 캐소드 구조체.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 금속 튜브(4)는 관통된 노치(15)를 포함하며, 상기 브랜치(11)는 상기 노치(15)를 통하여 상기 제2 금속 튜브의 내부 쪽으로 연장되는 것을 특징으로 하는 캐소드 구조체.