KR100340973B1 - 전자총용의주렌즈부재및전자총 - Google Patents

전자총용의주렌즈부재및전자총 Download PDF

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KR100340973B1
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사이또쓰네나리
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

전자빔을 집속하기 위한 전자총용의 주렌즈부재는 고전기저항재료로 이루어지는 고전기저항총과 저전기저항재료로 이루어지는 저전기저항총과를 적층 일체화하여 이루어지고, 전자총에는 주렌즈부재가 조립된다.

Description

전자총용의 주렌즈부재 및 전자총
본 발명은, 예를 들면 컬러수상관(受像管), 프로젝터관, 인덱스관 등에 사용되는 음극선관의 전자총 및 이러한 전자총용의 주렌즈부재에 관한 것이다.
종래, 음극선관의 예를 들면 유니포텐셜포커스계의 전자총에 있어서는, 전자를 방출할 캐소드에 대하여, 가속 및 집속전극으로서 제1 그리드~제5 그리드가 관축에 대하여 동심으로 배치되어 있다. 그리고, 캐소드로부터 방출된 전자빔은 제2 및 제3 그리드에 의하여 형성되는 프리포커스렌즈계와, 제3 그리드, 제4 그리드 및 제5 그리드에 의하여 형성되는 주렌즈계와의 동작에 의하여 형광면상에 집속된다. 그리고, 제3 그리드 및 제5 그리드에는 애노드전압이 인가되고, 제4 그리드에는 제로전위에 가까운 전압이 인가된다. 이들 캐소드 및 제1~제5 그리드는 비딩유리의 융착에 의하여 고정되어, 일체적으로 조립된다. 제1~제5 그리드는, 예를 들면 스테인레스스틸로 제작되어 있다.
이와 같은 종래의 전자총에 있어서는, 주렌즈를 구성하는 제3~제5 그리드간의 동심도(同心度)에 어긋남이 생기기 쉽고, 그러므로 전자빔의 이축(離軸)이 발생하여, 포커스의 흐려짐이 생긴다는 문제가 있다. 또, 그리드간의 전위차가 단계형으로 되므로, 제3~제5 그리드간에서 방전이 생기기 쉽고, 또한 주렌즈계의 구면수차(球面收差)가 커져서 빔스폿경이 커진다는 문제가 있다.
이들 문제점을 해결하기 위한 전자총을, 본 출원인은 미합중국 특허출원 제08/172,733호(1993년 12월 27일 출원)로 특허출원하였다. 이 특허출원에 관한 전자총에 있어서는, 예를 들면 이 특허출원의 명세서에 첨부된 제2도에 도시된 실시예에서 설명되어 있는 바와 같이, 주렌즈는 중공(中空)의 고저항관(3)과, 이 고저항관(3)의 양단내면 및 중앙부 내면에 형성된 링형의 전극막(8), (9), (10)으로 구성되어 있다. 중공의 고저항관(3)내를 전자빔이 통과한다. 링형의 전극박(8), (9), (10)은 산화루테늄 -유리페이스트로 이루어지고, 각각 제3 그리드 G3, 제4 그리드G4, 제5 그리드 G5의 역할을 한다. 한편, 전극막(8),(9),(10)의 사이의 고저항관(3)의 내면에는, 전극막(8),(9),(10)과 동일 재료로 구성된 복수의 도전링(11)이 형성되어 있다. 전극막(8),(9),(10) 및 복수의 도전링(11)은 고저항관(3)의 관축(Z축)좌 수직방향으로 형성되어 있다.
이 특허출원에 관한 주렌즈는 중공의 고저항관(3)과, 전극막(8),(9),(10)으로 구성되어 있으므로, 전극막(8),(9),(10)의 간극을 넓게 취할 수 있고, 전극간의 전위구배를 완만하게 할 수 있고, 구면수차가 감소되어, 전자빔의 스폿사이즈를 작게 할 수 있다. 또, 주렌즈계의 동심도의 어긋남이 거의 생기지 않는다 또한, 도전링(11)을 배설함으로써, 고저항관(3)의 내측표면 전위를 균일화할 수 있고 (즉, 관축에 대하여 회전대칭으로 할 수 있고), 스트레이에미션 ("차지업") 등에 의한 주렌즈계에 있어서의 국부적인 전위변화에 대하여 안정성이 증가한다.
또, 이 특허출원의 명세서에 첨부된 제21도에 도시된 다른 실시예에서 설명되어 있는 바와 같이, 주렌즈는 2개의 고저항세라믹부재(46)와, 이들 세라믹부재(46)로 협지된 금속부재(50)로 구성되어 있다. 고저항세라믹부재(46)에는 제3 그리드 G3, 제5 그리드 G5가 형성되어 있고, 금속부재(50)는 제4 그리드 G4에 상당한다.
또한, 이 특허출원의 명세서에 첨부된 제22A 및 제22B도에 도시된 실시예에서 설명되어 있는 바와 같이, 주렌즈는 고저항세라믹으로 이루어지는 링형의 부재(54)를 적층하고, 그 사이에 원판형의 금속판(55)을 협지하여 구성되어 있다.
이 특허출원의 제2도에 도시된 실시예에서 설명된 주렌즈의 제작에 있어서는, 고저항관(3)의 내면에 전극막(8),(9),(10)이나 복수의 도전링(11)을 형성하지 않으면 안된다. 전극막(8),(9),(10)이나 복수의 도전링(11)의 형성은 고무롤러를 사용하여 도전페이스트를 고저항관의 내면에 전사(轉寫)한 후에 도전페이스트를 트리밍하거나, 네거타입의 레지스트재료와 금속박막증착법을 조합하거나, 메탈마스크증착법이나 열전사법, 디스펜서법 등으로 행해진다.
그러나, 어떤 방법을 채용해도, 높은 정밀도로 전극막(8),(9),(10)이나 복수의 도전링(11)을 고저항관(3)의 내면에 형성하는 것은 곤란하다. 특히, 고저항관(3)의 내경을 작게 한 경우나, 전자빔이 통과하는 복수개의 구멍을 가지는 컬러수상관용의 전자총의 경우에는, 높은 정밀도로 전극막(8),(9),(10)이나 복수의 도전링(11)을 형성하는 것은 한층 곤란하다.
이 특허출원의 제21도, 제22A도 및 제22B도에 도시된 실시예에서 설명된 주렌즈의 제작에 있어서는, 세라믹부재(46)와 금속부재(50)의 일체화, 링형의 부재(54)와 금속핀(55)의 일체화는 재질이 전혀 다르므로 곤란하다.
또한, 이 특허출원에 있어서는, 주렌즈를 구성하는 고저항관(3)이나 일체화된 세라믹부재(46)와 금속부재(50) 또는 링형의 부재(54)와 금속판(55)을 전자총의 다른 부품에 접합ㆍ지지하기 어렵다는 문제도 있다.
따라서, 본 발명의 제1의 목적은 제작이 용이하면서 고정밀도로 제작할 수 있고, 또한 주렌즈계의 동심도의 어긋남을 억제하여 전자빔의 이축을 작게 할 수 있는 동시에, 주렌즈부제에서의 방전을 방지할 수 있고, 주렌즈부재내의 전위구배를 작게 할 수 있고, 또한 주렌즈계의 구면수차를 작게 할 수 있는 전자총용의 주렌즈부재 및 전자총을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 제2의 목적은 제1의 목적에 더하여, 전자총의 다른 부품에 접합ㆍ지지하는 것이 용이한 전자총용의 주렌즈부재 및 전자총을 제공하는 것에 있다.
상기의 제1의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1의 양태의 전자빔을 집속하기 위한 전자총용의 주렌즈부재는 고전기저항재료로 이루어지는 고전기저항층과 저전기저항 재료로 이루어지는 저전기저항층과를 적층 일체화하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자총용의 주렌즈부재에 있어서는, N층의 고전기저항층과 (N+l)층의 저전기저항층과를 적층 일체화하여 이루어지는 것이 바람직하다. N은 특히 한정되지 않지만, 실용상 3~5인 것이 바람직하다. 고전기저항재료 및 저전기저항재료는 세라믹스를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 고전기저항재료의 전기저항층과 저전기저항재료의 전기저항층과를 적층하고, 동시 소성하여 일체화하는 것이 바람직하다. 또는 또, 고전기저항재료는 세라믹스를 주성분으로 하고, 저전기저항재료는 산화루테늄계 재료로 이투어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 고전기저항재료를 소성하여 고전기 저항층을 제작한 후, 고전기저항층의 끝면에 저전기저항재료를 도포하고, 이러한 고전기저항층을 복수 적층한 후, 저전기저항재료를 소성하여 일체화하는 것이 바람직하다. 또는, 주렌즈부재에 매입된 금속부재를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또는 또, 고전기저항층 또는 저전기저항층에, 비딩유리로 비딩을 행하기 위한 돌기부를 배설할 수 있다.
상기의 제2의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2의 양태의 전자총용의 주렌즈부재는 상기의 구성요소에 더하여, 주렌즈부재의 양단에 장착용 금속부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 장착용 금속부재를 주렌즈부재의 양단에 수축결합(shrink- fit)할 수 있다. 또, 장착용 금속부재에는 비딩유리를 부착하기 위한 돌기부를 배설할 수 있다. 또는 또, 장착용 금속부재에는 장착공을 가지는 절연부재에 고성하기 위한 돌기부를 배설할 수 있다.
본 발명의 제3의 양태의 전자총은, 고전기저항재료로 이루어지는 고전기저항층과 저전기저항재료로 이루어지는 저전기저항층과를 적층 일체화하여 이루어지는 전자총용의 주렌즈부재가 조립된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 주렌즈부재는 고전기저항층과 저전기저항층과를 적층 일체화하여 이루어진다. 따라서, 본 발명의 주렌즈부재는 제작이 용이하면서 고정밀도로 제작할 수 있으므로, 주렌즈부재의 동심도의 어긋남을 억제하여 전자빔의 이축을 작게 할 수 있다.
주렌즈부재를 이와 같은 구조로 함으로써, 주렌즈부재 전체로서는 수십 GΩ~수백 GΩ의 저항치로 할 수 있다. 이로써, 전자총 동작시의 주렌즈부재에 있어서의 발열을 충분히 억제할 수 있고, 전자총을 안정동작시킬 수 있다. 한편, 저전기저항층에서의 전압강하는 고전기저항층에서의 전압강하보다 작으므로, 하나의 저전기저항층내는 실질적으로 동일 전위라고 간주할 수 있고, 저전기저항층의 저항치의 불균일은 실질적으로 무시할 수 있다. 고전기저항층은 저전기저항층으로 협지되어 있으므로, 고전기저항층 내에서 저항치가 국부적으로 불균일해도, 고전기저항층내를 전류는 관축과 평행으로 흐른다. 그 결과, 관축에 대하여 회전대칭의 전위분포를 형성할 수 있다. 또, 전자총의 동작중에 스트레이에미션 등에 의하여 고전기저항층의 외관상의 저항치가 부분적으로 변화한 경우에도, 고전기저항층은 저전기저항층에 의하여 협지되어 있으므로, 관선(管線)에 대한 전위의 회전대칭성은 거의 흐트러지는 일이 없다. 또, 고전기저항층에 의하여 주렌즈부재 내부의 전위구배를 작게 하여, 주렌즈부재에 있어서의 방전을 방지하고, 주렌즈계의 구면수차를 작게 하여, 전자빔스폿을 작게 한다는 본래의 목적을 달성할 수 있다.
또, 주렌즈부재에 장착용 금속부재를 구비하거나, 고전기저항층이나 저전기저항층에 돌기부를 배설함으로써, 주렌브부재를 전자총에 용이하게 조립할 수 있다.
다음에, 도면을 참조하여, 실시예에 따라서 본 발명을 설명한다.
실시예 1
전자빔을 집속하기 위한 실시예 1의 전자총용의 주렌즈부재(10)의 모식적인 단면도를 제1A도에 나타낸다. 또, 주렌즈부재(10)를 경사윗쪽에서 본 도면을 제1B도에 나타낸다. 실시예 1의 주렌즈부재(10)는 바이포텐설 포커스계의 주렌즈계에서의 사용에 적합하고, 인라인배열 3전자총용의 주렌즈부재이다. 그리고, 제1A도는 제1B도의 선 A-A에 따른 단면도이다.
실시예 1의 주렌즈부재(10)는 고전기저항재료로 이루어지는 고전기저항층(12)과 저전기저항재료로 이루어지는 저전기저항층(14A), (14B)과를적층 일체화하여 이루어진다. 구체적으로는, 4층(N=4)의 고전기저항층(12)과 5층(N+1= 5)의 저전기저항층(14A), (14B)이 적층 일체화되어 있다. 고전기저항재료 및 저전기저항재료는 Al2O3계의 세라믹스를 주성분으로 한다. 세라믹스에 첨가되는 금속 등의 도전재료의 종류 및 또는 첨가율을 변화시킴으로써, 저항치를 변화시킬 수 있다. 고전기저항층(12)의 체적저항율은 1010~1012Ωㆍcm인 것이 바람직하다. 한편, 저전기저항층(14A), (14B)의 체적저항율은 고전기저항층(12)의 체적저항율보다 낮은 값, 예를 들면 1010Ωㆍcm 이하인 것이 바람직하다. 그리고, 고전기저항층(12)의 체적저항율과 저전기저항층(14A), (14B)의 체적저항율의 차는 2자리수 이상인 것이 바람직하다. 그리고, 도면중, 참조번호(16)는 전자빔이 통과하는 빔통과공이다.
예를 들면, 저전기저항층(14A)의 일단에는 포커스전압(5~100kv)이, 한편 저전기저항층(14A)의 타단에는 애노드전압(20~30kv)이 인가되고, 그 사이의 주렌즈부재에 소정의 전류가 흐름으로써, 전위구배가 생기고, 빔통과공(16)내에 구면수차(球面收差)가 작은 전계를 발생시킬 수 있다.
실시예 1의 주렌즈부재(10)는 제2도에 나타낸 바와 같이, 체적저항율이 제어되고, 그리고 원하는 형상으로 부형(賦形)된 고전기저항재료(112) 및 저전기저항재료(114A), (114B)를 적층한 후, 동시 소성하여 일체화함으로써 제작할 수 있다. 그리고, 이들 고전기저항재료(112) 및 저전기저항재료(114A), (114B)에는, 전자빔을 통과시키기 위한 3개의 구멍(116)이 미리 형성되어 있다. 그리고, 경우에 따라서는, 고전기저항재료(112)나 저전기저항재료(114A), (114B)의 각각을 1매 이상의 이른바 그린시트로 구성할 수도 있다.
실시예 1에 있어서는, 고전기저항층(12)의 체적저항율을 1011Ωㆍcm로 하고, 한편 저전기저항층(14A), (14B)의 체적저항율을 107Ωㆍcm로 하였다. 또, 관축방향의 고전기저항층(12)의 두께를 2~5mm로 하였다. 한편, 양단의 저전기저항층(14A)의 두께를 2~4mm로 하고, 고전기저항층(12)에 협지된 저전기저항층(14B)의 두께를 0.5mm정도로 하였다. 주렌즈부재(10)의 외형치수는 약 20mm×10mm이다. 주렌즈부재(10)에 형성된 전자빔을 통과시키는 빔통과공(16)의 직경은, 예를 들면 5mm이다.
주렌즈부제(10)를 이와 같은 구조로 함으로써, 주렌즈부재(10) 전체로서는, 관축방향에 필요로 되는 수십 GΩ~수백 GΩ의 저항치로 할 수 있다. 저전기저항층(14A), (14B)에서의 전압강하는 고전기저항층(12)에서의 전압강하보다 수자리수 (2자리수~8자리수 정도) 작다. 따라서, 하나의 저전기저항층(14A), (14B)내는 실질적으로 동일 전위라고 간주할 수 있다. 그러므로, 저전기저항층(14A), (14B)의 저항치의 불균일은 실질적으로 무시할 수 있다.
고전기저항층(12)의 관축방향의 길이는 관축방향과 수직방향의 크기와 비교하여 작고, 또한 고전기저항층(12)은 저전기저항층(14A), (14B)으로 협지되어 있다. 따라서, 고전기저항층(12) 내에서 저항치가 국부적으로 불균일해도, 고전기저항층(12)내를 전류는 관축과 평행으로 흐른다. 그 결과, 관축에 대하여 회전대칭의전위분포를 형성할 수 있다. 또, 전자총의 동작중에 스트레이에미션 등에 의하여 고전기저항층(12)의 외관상의 저항치가 부분적으로 변화한 경우에도, 고전기저항층(12)은 저전기저항층(14A), (14B)에 의하여 협지되어 있으므로, 관선에 대한 전위의 회전대칭성은 거의 흐트러지는 일이 없다.
이상에 설명한 바와 같이, 고전기저항층(12)이나 저전기저항층(14A), (14B)의 저항치에 불균일이 있어도, 관축에 대하여 회전대칭의 전위분포를 형성할 수 있으므로, 양호한 전자빔스폿을 형성ㆍ유지할 수 있다.
또한, 고전기저항재료(112) 및 저전기저항재료(114A), (114B)의 소성시의 수축율을 적절히 조정함으로써, 전자빔을 통과시키기 위한 빔통과공(16)의 어긋남발생을 최소화 할 수 있고, 주렌즈특성상 문제가 없을 정도의 조립정밀도를 유지할 수 있다. 그리고, 빔통과공(16)에 어긋남이 생긴 경우에도, 빔통과공(16)의 내면을 연마하면 된다. 이 작업은 비교적 용이한 작업이다.
그리고, 고전기저항층(12)과 저전기저항층(14A), (14B)의 계면은 입경 10㎛ 정도 이하의 결정입자가 결합하여 형성되어 있으므로, 계면의 평활도도 실질상 문제는 없다.
실시예 2
실시예 2의 주렌즈부재에는, 실시예 1에서 설명한 주렌즈부재(10)의 양단에 장착용 금속부재가 구비되어 있다. 실시예 2에 있어서는, 제3A도의 모식적인 단면도에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 스테인레스스틸로 이루어지는 장착용 금속부재(30)를 주렌즈부재(10)의 양단에 수축결합(shrink- fit)하였다.금속부재(30)의 관축방향과 수직방향의 단면형상은 주렌즈부재의 관축방향과 수직방향의 단면형상과 대략 동일하다 또, 제3B 도의 모식적인 사시도에 나타낸 바와 같이, 금속부재(30)는 캡형상을 가진다. 즉, 금속부재(30)의 관축방향의 일단에는 전자빔을 통과시키기 위한 구멍이 3개소 배설되어 있고, 타단은 개방되어 있다. 금속부재(30)를 가열하여 열팽창시켜 두고, 금속부재(30)의 개방단으로부터 주렌즈부재(10)를 삽입한 후, 금속부재(30)를 냉각한다. 이렇게 하여, 장착용 금속부재(30)의 양단에 수축결합된 주렌즈부재를 제작할 수 있다. 이 장착용 금속부재(30)를 전자총의 다른 금속부품 (예를 들면 제5 그리드나 제6 그리드)에 예를 들면 저항용접법에 의하여 접합한다. 이로써, 주렌즈부재(10)를 고정할 수 있고, 또한 금속부재(30)를 통하여 주렌즈부재(10)의 일단으로부터 타단에 전류를 흐르게 할 수 있다.
실시예 3
실시예 3은 실시예 2에서 설명한 주렌즈부재가 조립된 전자총에 관한 것이다. 제4도에 나타낸 바와 같이, 실시예 3의 전자총은 금속부재(30A), (30B)가 양단에 수축결합된 주렌즈부재(10)와, 캐소드 K, 금속제의 제1 그리드 G1, 제2 그리드 G2, 제3 그리드 G3, 제4 그리드 G4및 제5 그리드 G5, 금속제의 제6 그리드 G6, 및 지지스프링(42)으로 이루어진다. 제1 그리드 G1, 제2 그리드 G2, 제3 그리드 G3, 제4 그리드 G4및 제5 그리드 G5는 비딩유리(40)로 비딩되어, 상호 고정되어 있다.지지스프링(42)의 일단은 제6 그리드 G6에 장착되어 있다. 지지스프링(42)의 타단은 음극선관 (도시하지 않음)의 내면에 형성된 내부도전막 (도시하지 않음)에 접촉되어 있다. 이 내부도전막은 애노드버튼 (도시하지 않음)에 접속되어 있다.
제2 그리드 G2, 제3 그리드 G3, 제4 그리드 G4및 제5 그리드 G5에 의하여 프리포커스렌즈계가 형성된다. 또한, 제5 그리드 G5및 제6 그리드 G6에 의하여 주렌즈계가 형성된다. 그리고, 제3 그리드 G3및 제4 그리드 G4는 배설하지 않아도 된다. 주렌즈계에는, 개념적으로는 제5 그리드 G5로부터 제6 그리드 G6에 향하여, 두꺼운 볼록렌즈, 복수의 얇은 볼록렌즈,두꺼운 오목렌즈가 형성된다.
주렌즈부재(10)의 일단에 수축결합된 장착용 금속부재(30A)는 제5 그리드 G5에 용접되어 있다. 한편, 주렌즈부재(10)의 타단에 수축결합된 장착용 금속부재(30B)는 제6 그리드 G6에 용접되어 있다. 이로써, 주렌즈부재(10)의 제5 그리드 G5측에는, 제5 그리드 G5로부터 금속부재(30A)를 통하여 중압(中壓)(5~10kv)의 전압이 인가된다. 한편, 주렌즈부재(10)의 제6 그리드 G6측에는, 애노드버튼, 내부도전막, 지지스프링(42), 제6 그리드 G6로 부터 금속부재(30B)를 통하여 애노드전압 (30kv 전후)이 인가된다. 그리고, 이하에 있어서는, 편의상 주렌즈부재(10)의 제6 그리드 G6측에는, 제6 그리드 G6로부터 금속부재(30B)를 통하여 애노드전압(30kv 전후)이 인가된다"라고 표현한다.
실시예 4
실시예 2에 있어서는, 장착용 금속부재(30)를 주렌즈부재(10)의 양단에 수축결합하였다. 이것에 대하여, 실시예 4에 있어서는, 제5A도에 모식적인 정면도 및 측면도를 나타낸 바와 같이, 예를 들면 스프링성을 가지는 인코넬(Inconel) 등으로 이루어지는 장착용 금속부재(130)에는, 비딩유리(40)에 파고들게 하기 위한 돌기부(132)가 배설되어 있다. 그리고, 참조번호(136)는 전자빔이 통과하는 빔통과공이다.
제5B도에, 장착용 금속부재(130)를 구비한 주렌즈부재(10)를 전자총에 조립한 상태를 나타낸다. 돌기부(132)가 배설된 금속부재(130)로 주렌즈부재(10)를 사이에 끼워넣고, 관축방향으로 소정량 가압한 상태에서 다른 전극과 함께 비디유리(40)로 비딩한다. 이로써, 제1~제5 그리드 G1~ G5및 주렌즈부재(10)는 일체적으로 고정된다. 장착용 금속부재(130)는 스프링성을 가지는 인코넬 등으로 제작되어 있고, 또한 비딩유리에 의하여 수축압이 가해지므로, 주렌즈부재(10)는 확실하게 고정되고, 또한 주렌즈부재(10)와 금속부재(130)는 확실하게 접촉한다. 이로써, 주렌즈부재(10)의 제5 그리드 G5측에는, 제5 그리드 G5로부터 금속부재(130)를 통하여 중압(5~10kv)의 전압이 인가된다.
한편, 주렌즈부재(10)의 제6 그리드 G6측에는, 제6 그리드 G6로부터 금속부재(130)를 통하여 애노드전압(30kv 전후)이 인가된다. 그리고, 금속부재(130)에 요철(凹凸)을 형성하여, 제5 및 제6 그리드, G5, G6나주렌즈부재(10)의 저전기저항층(14A)과의 접촉을 한층 확실하게 할 수도 있다. 또는 또, 금속부재(130)와 접촉하는 제5 및 제6 그리드 G5, G6의 면에 철부를 형성해도 된다. 그리고, 제5B도에서는, 지지스프링의 도시는 생략하였다.
실시예 5
실시예 5 실시예 4의 변형이다. 실시예 5에 있어서는, 제6A도에 나타낸 바와 같이, 장착용 금속부재(230)를 주렌즈부재(10)의 양단의 저전기저항층(14A)에 부착한다(매입한다). 구체적으로는, 주렌즈부재(10)의 양단의 저전기저항층(14A)에 요부(18)를 형성하여 둔다. 그리고, 장착용 금속부재(230)의 저부(232)를 요부(18)에 끼워넣는다. 금속부재(230)의 상면에는, 비딩유리(40)에 파고들게 하기 위한 돌기부(234)가 형성되어 있다. 또, 금속부재(230)에는 돌기부(236)가 형성되어 있다. 돌기부(236)는 장착용 금속부재(230)의 저부(232)를 요부(18)에 끼워 넣을 때의 스토퍼로서의 기능, 및 주렌즈부재(10)에 전압을 인가하기 위한 리드선의 장착부로서의 기능을 가진다. 실시예 5의 주렌즈부재를 전자총에 조립한 상태를 제6B도에 나타낸다.
실시예 6
실시예 6에 있어서는, 제7A도에 모식적인 정면도 및 측면도를 나타낸 바와 같이, 인코넬 등으로 이루어지는 장착용 금속부재(330)에 돌기부(332)가 형성되어 있다. 절연부재(336)에 형성된 장착공(338)과 돌기부(332)를 결합시킴으로써, 금속부재(330)가 주렌즈부재(10)에 확실하게 접촉하고, 또한 주렌즈부재(10)에 대하여확실하게 고정된다. 그리고, 절연부재(336)는, 예를 들면 세라믹스로 제작할 수 있다. 장착공(338)을 가지는 절연부재(336)를 저면측으로부터 본 모식적인 사시도를 제7B도에 나타낸다.
주렌즈부재(10), 금속부재(330) 및 절연부재(336)를 조립한 상태를 제7C도에 나타낸다. 주렌즈부재(10)의 일단의 장착용 금속부재(330)는 제5 그리드 G5에 용접되어 있다. 한편, 주렌즈부재(10)의 타단의 장착용 금속부재(330)는 제6 그리드 G6에 용접되어 있다. 이로써, 주렌즈부재(10)의 제5 그리드 G5측에는, 제5 그리드 G5로부터 금속부재(330)를 통하여 중압(5~10kv)의 전압이 인가된다. 한편, 주렌즈부재(10)의 제6 그리드 측에는, 제6 그리드 G6로부터 금속부재(330)를 통하여 애노드전압(30kv 전후)이 인가된다.
실시예 7
실시예 7의 주렌즈부재(10)에 있어서는, 제8B도에 나타낸 바와 같이, 주렌즈부재(10)의 양단의 저전기저항층(14A)에 매입된 금속부재(430)를 구비하고 있다. 금속부재(430)는, 예를 들면 리벳으로 이루어진다. 저전기저항층(14A)에, 예를 들면 4개소에 요부(20)를 형성하여 둔다. 그리고, 요부(20)는 저전기저항층(14A)을 관통하고 있지않다. 요부(20)를 형성해도, 저전기저항층(14A)과 고전기저항층(12)은 전체면에서 접합하고 있으므로, 고전기저항층(12)내의 전위구배는 관축에 평행을 유지한다. 그리고, 이 요부(20)에 금속부재(430)를 압입한다. 저전기저항층(14A)내에서의 전위강하는 무시할 수 있으므로, 금속부재(430)가 존재해도, 전계의 흐트러짐은 무시할 수 있다.
주렌즈부재(10)의 일단의 장착용 금속부제(430)는 제5 그리드 G5에 용접된다. 한편, 주렌즈부재(10)의 타단의 장착용 금속부재(430)는 제6 그리드 G6에 용접된다. 이로써, 주렌즈부재(10)의 제5 그리드 G5측에는, 제5 그리드 G5로부터 금속부재(430)를 통하여 중압(5~10kv)의 전압이 인가된다. 한편, 주렌즈부재(10)의 제6 그리드 G6측에는, 제6 그리드 G6로부터 금속부재(430)를 통하여 애노드전압 (30kv 전후)이 인가된다. 그리고, 금속부재(430)는 리벳에 한정되지 않고, 어떠한 형상ㆍ형태로 할 수도 있다.
실시예 8
실시예 8의 주렌즈부재를 전자총에 조립한 상태를 제9도에 나타낸다 실시예 8의 주렌즈부재에 있어서는, 고전기저항층(12)에 비딩유리(40)로 비딩을 행하기 위한 돌기부(22)가 형성되어 있다. 이 돌기부(22)는 소성하여 일체적으로 제작된 주렌즈부재의 외측표면에 세라믹접착제를 도포ㆍ경화함으로써, 돌기부(22)를 형성할 수 있다. 또는 또, 고전기저항재료를 부형할 때에 돌기부를 고전기저항재료에 배설함으로써 형성할 수 있다.
고전기저항층(12)에 배설된 돌기부(22)와 비딩유리(40)를 접촉시키고, 다시 제1 그리드 G1, 제2 그리드 G2, 제3 그리드 G3, 제4 그리드 G4및 제5 그리드 G5를 비딩유리(40)로 비딩함으로써, 제1~제5 그리드 G1~G5및 주렌즈부재(10)는 일체적으로 고정된다.
그리고, 돌기부(22)는 저전기저항층(14A), (14B)에 배설해도 된다. 또, 주렌즈부재(10)와 제5 그리드 G5, 제6그리드 G6와의 전기적인 접속을 확실한 것으로 하기 위하여, 실시예 2에서 설명한 금속부재(30)를 주렌즈부재(10)의 양단에 수축결합하거나, 실시예 5에서 설명한 금속부재(230)나 실시예 7에서 설명한 금속부재(430)를 주렌즈부재(10)의 양단의 저전기저항층(14A)에 매입해도 된다.
실시예 9
실시예 9는 실시예 8의 변형이다. 실시예 9의 주렌즈부재를 전자총에 조립한 상태를 제10B도의 모식적인 단면도에 나타낸다. 제10B도에 나타낸 바와 같이, 저전기저항층(14C)에 비딩유리(40)로 비딩을 행하기 위한 돌기부(24)가 형성되어 있다. 이 돌기부(24)는 저전기저항재료를 부형할 때에 돌기부를 저전기저항재료에 배설함으로써 형성할 수 있다. 그리고, 제10A도는 제10B도의 선 A-A에 따른 절단도이고, 저전기저항층(14C)만을 모식적인 정면도 및 측면도로서 나타냈다.
저전기저항층(14C)과, 제1 그리드 G1제2 그리드 G2, 제3 그리드 G3, 제4 그리드 G4및 제5 그리드 G5를 비딩유리(40)로 비딩함으로써, 제1~제5 그리드 G1~G5및 주렌즈부재(10)는 일체적으로 고정된다.
그리고, 돌기부(24)는 고전기저항층(12)에 배설해도 된다. 또, 주렌즈부재(10)와 제5 그리드 G5, 제6그리드 G6와의 전기적인 접속을 확실한 것으로 하기 위하여, 실시예 2에서 설명한 금속부재(30)를 주렌즈부재(10)의 양단에 수축결합하거나, 실시예 5에서 설명한 금속부재(230)나 실시예 7에서 설명한 금속부재(430)를 주렌즈부재(10)의 양단의 저전기저항층(14A)에 매입해도 된다.
실시예 10
실시예 1~실시예 9에 있어서는, 주렌즈부재를 구성하는 고전기저항재료 및 저전기저항재료로서, 세라믹스를 주성분으로 하는 재료를 사용하였다. 이에 대하여, 실시예 10에 있어서는, 주렌즈부재를 구성하는 고전기저항재료는 세라믹스를 주성분으로 하고, 저전기저항재료는 산화루테늄계 재료로 이루어진다. 산화루테늄계 재료로서, 산화루테늄(RuO2)과 유리페이스트의 혼합물을 들 수 있다. 그리고, 전기적 특성을 제어하기 위하여, Ag, Nb2O5, Bi2O3, Rh, Ir을 첨가해도 된다. 또는 또, 산화루테늄계 재료로서, M2Ru2O7-X등의 복합산화물과 유리페이스트의 혼합물을 들 수 있다. 여기서, M은 Ri, Pb, Ba 등이다.
제2도에 모식적으로 나타낸 고전기저항재료(112)의 단체(單體)를 소성하여 고전기저항층을 제작한 후, 그 끝면에 예를 들면 산화루테늄 -유리페이스트로 이루어지는 산화루테늄계 재료를 예를 들면 스크린인쇄법으로 도포하고, 이어서 건조하여 산화루테늄계 재료중의 용제를 제거한다. 그리고, 복수의 고전기저항층을 적층하여, 산화루테늄계 재료를 소성하여 일체화함으로써, 제11도에 모식적인 단면도를 나타낸 실시예 10의 주렌즈부재를 제작할 수 있다. 그리고, 참조번호(12)는 고전기저항층, (28)은 산화루테늄계 재료로 이루어지는 저전기저항층, (16)은 빔통과공이다. 이렇게 하여 제작된 주렌즈부재는 실시예 2, 실시예 4~실시예 9에서 설명한 각종의 수단을 적절히 사용하여 전자총에 조립할 수 있다.
그리고, 산화루테늄계 재료 외에도, 저전기저항재료로서, Pd - Ag계, Tl2O3계, M0O3계, LaB6계 등을 사용할 수도 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 따라서 설명하였으나, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 설명한 수치, 형상이나 재질은 예시이며, 적절히 변경할 수 있다. 실시예에 있어서는, 고전기저항층의 층수를 4로 하였으나, 어떠한 층수라도 된다. 또, 본 발명의 주렌즈부재는 인라인배열 3전자총뿐만 아니고, 델타배열 3전자총 또는 인라인배열 단전자총, 또는 또 프로젝터관, 인덱스관, 흑백관 등의 1전자총에도 적용할 수 있다. 주렌즈계도 바이포텐셜포커스제, 유니포텐셜포커스계에 한정되지 않고, 각종의 주렌즈계에 적용할 수 있다. 세라믹스를 주성분으로 하는 저전기저항재료로 이루어지는 저전기저항층과, 산화루테늄계 재료로 이루어지는 저전기저항층을 하나의 주렌즈부재내에 혼재시킬 수도 있다. 고전기저항층 또는 저전기저항층의 각층의 저항치 (또는 체적저항율)는 주렌즈계의 설계시방에 따라서, 동일해도, 상이해도 된다. 또, 각 고전기저항층 또는 저전기저항층내에 있어서, 관축방향으로 저항치(또는 체적저항율)를 변화시켜도 된다. 주렌즈부재의 양단은 고전기저항층으로 구성되어 있어도 된다.
실시예에 있어서는, 오로지 바이포텐셜포커스계의 주렌즈계에서의 사용에 적합한 주렌즈부재를 설명하였으나, 본 발명의 주렌즈부재를, 예를 들면 유니포텐셜 포커스계의 주렌즈계에서 사용할 수도 있다. 이 경우에는, 제12B도에 모식적인 단면도를 나타낸 바와 같이, 저전기저항층(14D)에 리드선을 접속하고, 저전기저항층(14D)에 포커스전압(0~10kv)을 인가한다. 한편, 제5 그리드 G5및 제6 그리드 G6에 애노드전압을 인가한다. 리드선의 취출은 어떠한 방법이라도 되고, 예를 들면 실시예 5에서 설명한 금속부재(230)를 전용하거나, 실시예 9에서 설명만 것과 마찬가지로 저전기저항층(14D)에 돌기부를 배설하고, 이 돌기부에 금속캡을 씌우고, 이러한 금속캡에 리드선을 접속하는 방법을 예시할 수 있다. 또한, 저전기저항층(14D)을, 예를 들면 금속제의 전극으로 치환하는 것도 가능하다.
본 발명의 주렌즈부재는 제작이 용이하면서 고정밀도로 제작할 수 있다. 따라서, 주렌즈부재의 동심도의 어긋남을 억제하여 전자빔의 이축(離軸)을 작게 할 수 있다. 또, 고전기저항층이나 저전기저항층의 저항치에 불균일이 있어도, 관축에 대하여 회전대칭의 전위분포를 형성할 수 있다. 즉, 균일한 전계를 주렌즈계에 형성하는 것이 가능하다. 또한, 전자총의 동작중에 스트레이에미션 등에 의하여 고전기저항층의 외관상의 저항치가 부분적으로 변화한 경우에도, 관선(官線)에 대한 전위의 회전대칭성은 거의 흐트러지는 일이 없다. 그 결과, 양호한 전자빔스폿을 형성ㆍ유지할 수 있다. 또, 주렌즈부재에 있어서의 방전을 방지할 수 있다. 또한, 주렌즈계의 구면수차를 작게 할 수 있으므로, 양호한 빔스폿을 얻을 수 있다.
고전기저항층의 관축방향의 길이를 짧게 하고, 다수의 고전기저항층으로 주렌즈부재를 구성하면, 예를 들면 세라믹스를 주성분으로 한 고전기저항재료 및 저전기저항재료의 동시 소성 추의 각 전기저항층의 치수정밀도 (특히 빔통과공의 내경의 치수정밀도)를 향상시킬 수 있고, 주렌즈부재 전체로서, 높은 치수정밀도를 얻을 수 있다.
또, 주렌즈부재에 장착용 금속부재를 구비하거나, 고전기저항층이나 저전기저항층에 돌기부를 배설함으로써, 주렌즈부재를 전자총에 용이하게 조립할 수 있다.
제1A도 및 제1B도는 실시예 1의 주렌즈부재의 모식도 및 사시도.
제2도는 적층 직전의 고전기저항재료와 저전기저항재료의 배열을 모식적으로 나타낸 도면.
제3A도 및 제3B도는 실시예 2의 주렌즈부재의 모식도 및 장착용 금속부재의 사시도.
제4도는 실시예 3의 전자총의 모식도.
제5A도 및 제5B도는 실시예 4의 주렌즈부재에 있어서의 장착용 금속부재의 모식도 및 이러한 주렌즈부재를 전자총에 조립한 전자총의 모식도.
제6A도 및 제6B도는 실시예 5의 주렌즈부재의 일부분, 및 실시예 5의 주렌즈부재를 전자총에 조립한 상태를 나타낸 도면.
제7A도~제7C도는 실시예 6의 주렌즈부재의 일부분, 및 실시예 6의 주렌즈부재를 전자총에 조립한 상태를 나타낸 도면.
제8A도~제8B도는 실시예 7의 주렌즈부재의 일부분, 및 실시예 7의 주렌즈부재를 전자총에 조립한 상태를 나타낸 도면.
제9도는 실시예 8의 주렌즈부재를 전자총에 조립한 상태를 모식적으로 나타낸 도면.
제10A도 및 제10B도는 실시예 9의 주렌즈부재의 일부분, 및 실시예 9의 주렌즈부재를 전자총에 조립한 상태를 나타낸 도면.
제11도는 실시예 10의 주렌즈부재의 모식적인 단면도.
제12A도 및 제12B도는 유니포텐셜포커스계의 주렌즈계에서의 사용에 적합한 본 발명의 주렌즈부재를 전자총에 조립한 상태를 모식적으로 나타낸 도면.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
(10): 주렌즈부재, (12): 고전기저항층, (14A),(14B),(14D),(28): 저전기저항층, (16): 빔통과공, (112): 고전기저항재료, (114A),(114B): 저전기저항재료, (116): 구멍, (18): 요부, (20): 저전기저항층(14A)에 형성된 요부, (22), (24): 돌기부, (30),(30A),(30B),(130),(230),(330),(430) : 금속부재, (40): 비딩유리, (42): 지지스프링, (132),(234),(332):돌기부, (336): 절연부재, K : 캐소드, G1,G2,G3,G4,G5,G6: 그리드.

Claims (13)

  1. 고전기저항재료로 이루어지는 고전기저항층과 저전기저항재료로 이루어지는 저전기저항층과를 적층 일체화하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔을 집속하기 위한 전자총용의 주렌즈부재.
  2. 제1항에 있어서, N층의 고전기저항층과(N+1)층의 저전기저항층과를 적층 일체화하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자총용의 주렌즈부재.
  3. 제2항에 있어서, 고전기저항재료 및 저전기저항재료는 세라믹스를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 전자총용의 주렌즈부재.
  4. 제3항에 있어서, 고전기저항재료의 전기저항층과 저전기저항재료의 전기저항층과를 적층하고, 동시 소성하여 일체화한 것을 특징으로 하는 전자총용의 주렌즈부재.
  5. 제2항에 있어서, 고전기저항재료는 세라믹스를 주성분으로 하고, 저전기저항재료는 산화루테늄게 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자총용의 주렌즈부재.
  6. 제5항에 있어서, 고전기저항재료를 소성하여 고전기저항층을 제작한 후, 이 고전기저항층의 끝면에 저전기저항재료를 도포하고, 이러한 고전기저항층을 복수 적층한 후, 저전기저항재료를 소성하여 일체화한 것을 특징으로 하는 전자총용의 주렌즈부재.
  7. 제1항에 있어서, 주렌즈부재의 양단에 장착용 금속부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자총용의 주렌즈부재.
  8. 제7항에 있어서, 장착용 금속부재는 주렌즈부재의 양단에 수축결합(shrink - fit)되어 있는 것을 특징으로 하는 전자총용의 주렌즈부재.
  9. 제7항에 있어서, 장착용 금속부재는 비딩유리를 부착하기 위한 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 전자총용의 주렌즈부재.
  10. 제7항에 있어서, 장착용 금속부재는 장착공을 가지는 절연부재에 고정하기 위한 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 전자총용의 주렌즈부재.
  11. 제1항에 있어서, 주렌즈부재에 매입된 금속부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자총용의 주렌즈부재.
  12. 제1항에 있어서, 고전기저항층 또는 저전기저항층은 비딩유리로 비딩을 행하기 위한 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 전자총용의 주렌즈부재.
  13. 고전기저항재료로 이루어지는 고전기저항층과 저전기저항재료로 이루어지는 저전기저항층과를 적층 일체화하여 이루어지는 전자총용의 주렌즈부재가 조립된 것을 특징으로 하는 전자총.
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