KR100402042B1 - 방열형 음극 구조물을 구비한 음극선관 - Google Patents

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KR100402042B1
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Abstract

음극선관은 형광면과, 전자 비임을 형광면을 향해 투사하기 위해 방열형 음극 구조물의 하류에 배치된 다수의 전극과 방열형 음극 구조물을 구비한 전자총과, 전자 비임을 형광면 상에 주사하기 위한 편향 요크를 구비한다. 방열형 음극 구조물은 그 외부 상부면 상의 전자 방사 물질 코팅을 구비한 베이스 금속과, 금속 슬리브의 일단부에 부착된 베이스 금속을 구비한 금속 슬리브와, 금속 슬리브 내에 부분적으로 수용되고, 나선형으로 권취된 발열 도선으로 형성된 주 발열부와 다수의 층 내에 나선형으로 권취된 발열 도선으로 형성된 레그부를 포함하는 히터와, 주 발열부와 주 발열부에 연속되는 레그부 각각의 부분을 덮는 절연막과, 주 발열부로부터 레그부 각각을 향해 연장하는 절연막의 일부를 덮고 그 전체가 금속 슬리브 내에 수용되는 흑색 코팅막을 포함한다.

Description

방열형 음극 구조물을 구비한 음극선관{CATHODE RAY TUBE HAVING AN IMPROVED INDIRECTLY HEATED CATHODE STRUCTURE}
본 발명은 방열형 음극을 채용한 전자총을 구비한 음극선관에 관한 것이고, 특히 방열형 음극의 음극 슬리브와 히터 간의 절연 특성을 향상시킴으로써 누설 전류의 발생을 방지하는 신뢰성이 높고 수명이 긴 음극선관에 관한 것이다.
칼라 TV 수상기, 디스플레이 모니터등에 이용되는 음극선관은 고 선명도 화상을 재현하는 성능으로 인해 디스플레이 수단으로서 다양한 분야에 널리 이용된다.
이러한 종류의 음극선관은 패널부, 목부 및 패널부와 목부를 연결하기 위한 펀넬(funnel)부로 형성된 진공 엔벌로프(envelope)와, 패널부의 내부면 상에 도포된 형광체로 형성된 형광면과, 목부 내에 수용된 전자총을 포함하고, 방열형 음극, 제어 전극 및 전자 비임을 형광면을 향해 투사하기 위한 가속 전극과 같은 다수의 전극과, 전자총으로부터 방사된 전자 비임을 형광면 위로 주사하기 위해 펀넬부 주위에 장착된 편향 요크로 구성된다. 전자총은 대개 방열형 음극을 채용한다.
도5는 종래 기술의 음극선관의 방열형 음극의 주요 구성과 주변 구성을 도시한 단면도이다. 도5에서, 도면부호 51은 방열형 음극 구조물을 나타내고, 방열형 음극 구조물(51)은 관형 음극 슬리브(52)와, 음극 슬리브(52)의 일단부에 고정된 캡 형태의 음극 캡(53)과, 음극 캡(53)의 상부면 상에 도포된 전자 방사 물질층(54), 및 그 일부가 음극 캡(53)의 가열을 위해 음극 슬리브(52) 내에 배치된 히터(55)를 포함한다.
히터(55)의 나선형으로 권취된 발열 도선(55a)의 일부는 주로 알루미나로 이루어진 절연막(55b)과, 알루미나와 텅스텐 분말을 함유한 코팅막(55c)으로 덮여진다. 절연막(55b)과 코팅막(55c) 중에서, 절연막(55b)은 용접용 단부 부분(55d)을 제외한 단부(55e)로 연장하는 히터(55)의 발열 도선(55a) 모두를 덮게 되고, 코팅막(55c)은 음극 슬리브(52)의 상부 측면 상의 코일부(55f)로부터 음극 슬리브(52)의 플레어형 기부 단부(52a) 위의 단부(55g)로 연장하는 절연막(55b)의 단부(55e) 근방을 제외한 절연막(55b) 거의 모두의 외부면을 덮게 된다.
코팅막(55c)은 전술된 대로 소량의 텅스텐 분말을 함유하여 흑색으로 보이게 되고, 절연막(55b)은 알루미나를 주성분으로 하여 백색으로 보이게 되나, 히터(55)는 대체로 검정색으로 보이게 되고, 이러한 형태의 히터는 대개 다크(dark) 히터로 불리게 된다.
히터(55)는 용접용 단부(55d)에서 히터 지지부(56)에 용접된다. 음극 슬리브(52)는 음극 실린더(58)의 소경부에 고정되고, 그 대경부는 관형 음극 지지부 작은 구멍(57)에 고정된다. 음극 지지부 작은 구멍(57)과 히터 지지부(56)는 각각의 비이드 지지부(59)와 히터 도선 스트랩(strap)(60)을 통해 한 쌍의 다형글래스(61)에 고정된다. 도면부호 62는 제어 전극과 전자 방사 물질층(54) 간에 소정 간격을 두고 다형 글래스(61)에 고정되는 제어 전극을 나타낸다.
그러한 다크 히터를 채용하기 위한 기술은 일예로 다음의 참조 문헌에 설명되어 있다.
(1996년 1월 17일 공고된)일본 특허 공고 평8-3976호 공보는 규정된 평균 직경의 절연 알루미나 분말을 이용하여 히터의 절연 알루미나막의 변형 및 크랙킹을 방지함으로써 내전압 특성을 향상시키기 위한 기술을 개시한다.
(1995년 6월 23일 공개된)일본 특허 공개 평7-161282호 공보는 그 내부면 상에 실리콘 카바이드막을 구비한 음극 슬리브에 다크 히터를 결합함으로써 히터와 음극 간의 누설 전류를 억제하기 위한 기술을 개시한다.
(1999년 8월 6일 공개된)일본 특허 공개 평11-213859호 공보는 텅스텐과 알루미나의 혼합물로 이루어지고 음극 슬리브의 내부면과 히터의 표면 중 적어도 하나의 면 상에 도포된 막 내에 니오븀 및 탄탈륨 중 적어도 하나를 분산시킴으로써 히터와 음극 간의 누설 전류를 억제하기 위한 기술을 개시한다.
(1999년 10월 8일 공개된)일본 특허 공개 평11-273549호 공보는 히터의 절연에 이용되는 알루미나의 순도를 증가시킴으로써 알루미나 자체의 전기 저항을 증가시키는, 히터와 음극 간의 누설 전류를 억제하기 위한 기술을 개시한다.
일본 실용신안 공고 소60-3483호 공보(1985년 1월 31일)는 히터의 각각의 레그부의 3 개층의 권취부를 덮도록 어두운 막 구역을 연장시킴으로써 알루미나의 크랙킹을 방지하기 위한 기술을 개시한다.
그러한 다크 히터를 채용한 음극선관은 히터의 외부면이 어둡게 되어 히터 표면의 열 방사 효율이 증가되기 때문에 히터로부터의 열이 효과적으로 방사될 수 있고, 따라서 그 신뢰성이 향상될 수 있는 특징을 갖는다.
그러나, 도5에 도시된 종래 기술의 구조물, 또는 앞서 인용된 참조 문헌에 개시된 기술은 히터와 음극 간의 누설 전류의 차단에 충분하지 못하다. 칼라 TV 수상기나 디스플레이 모니터에 이용되고 음극 전류를 소정값으로 조절하기 위한 자동 차단 전압 제어 회로에서, 히터와 음극 간의 누설 전류는 음극 전류 상에서 중첩된다. 따라서, 칼라 TV 수상기나 디스플레이 모니터에서의 음극 전류의 소정값이 히터와 음극 간의 누설 전류의 값과 비교하여 충분히 크지 않게 되면, 자동 차단 전압 제어 회로는 적색, 녹색 및 청색의 3가지 색상에 대해 전자 비임의 차단 전압을 제어할 수 없고, 백색 밸런스를 얻지 못하도록 3가지 색상 간의 밸런스를 잃게 되고, 자동 차단 전압 제어 회로는 작동되지 않고 수상기 또는 모니터의 조정이 어렵게 된다는 문제점이 있게 된다.
히터와 음극 간의 누설 전류가 흐르기 시작하면, 히터 절연막으로서 제공되는 알루미나막은 누설 전류에 의해 가열되고, 산소는 열로 인해 알루미나로부터 새나가게 되고, 산소 부족 알루미나(Al2O2.99) 내에서 전기 도전성이 발생한다. 그 결과, 다양한 문제점이 있게 되고, 히터는 종종 누설 전류를 추가로 증가시킴으로써 고장나게 되고, 따라서 그것은 히터와 음극 간의 누설 전류를 방지하는 음극선관의신뢰성의 확보 차원에서 중요하다.
히터와 음극 간의 누설 전류의 발생을 위한 다음의 2 가지 요인이 확인된다.
2 가지 요인 중 제1 요인에 관해, 히터와 음극 간의 누설 전류를 거부한 음극선관에서, 백색이어야 하는 많은 절연막(55b)들이 회색으로 전환됨을 알게 되었다. 분석에 의해 이러한 착색의 요인은 텅스텐임이 확인되었다.
음극선관 내에 있는 텅스텐은 히터(55)의 발열 도선(55a) 및 전술된 코팅막(55c)에 이용된다. 발열 도선 및 코팅막을 서로 비교해 보면, 코팅막(55c) 내에 함유된 텅스텐은 직경이 약 1.0㎛의 미세 분말 크기이고, 발열 도선(55a)과 비교하여 화학적으로 활성을 갖는다.
음극선관의 진공도는 제조 단계에서 게터(getter)의 플래싱(flashing) 직후에 가장 불량하며, 즉 약 10-2Pa 이다. 게터의 플래싱 후에, 전자 비임에 의한 음극선관 내의 잔류 가스의 분해 및 게터막에 의한 잔류 가스의 흡수는 약 10-5Pa의 최종 진공도를 제공한다. 잔류 가스의 평균 자유 경로는 (약 10-2Pa의) 가장 불량한 진공도에서 약 수십 cm이고 잔류 가스는 관 내에 직접 노출된 텅스텐을 구비한 부분과 반응함을 알게 되었다.
위의 사실들로부터 잔류 가스는 음극 슬리브(52)의 플레어형 기부 단부(52a)의 근방으로부터 다크 코팅막(55c)의 단부(55g)의 외향으로 연장하는 다크 코팅막(55c) 부분 내의 미세 텅스텐 분말과 특히 충돌하고, 그후 텅스텐은 절연막(55b)의 알루미나 내로 분산되고, 알루미나는 (일예로, 동경 대학에서 출판된 호리꼬시, 지.(Horikoshi, G.)에 의해 저술된 "진공 기술"(제2판)의 4.2.8장 제85면에 개시된) 물 사이클 현상에 의해 반도체 상태로 되게 되어, 알루미나막은 전기 도전성을 생성하고 히터와 음극 간의 누설 전류를 증가시키는 것이 확인되었다.
히터와 음극 간의 누설 전류의 발생을 위한 2 가지 요인 중 제2 요인은 히터와 음극 슬리브 간의 물리적 접촉으로 인한 누설 전류의 발생이다. 이는 히터(55)의 레그부가 히터 지지부(56)에 용접될 때 히터(55)의 레그부가 분리되어 당겨지고 히터와 음극 슬리브(52) 간의 접촉 영역이 음극 슬리브(52)의 플레어형 기부 단부(52a)의 근방에서 증가된다는 사실에 의해 야기된다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 위의 문제점을 해결함으로써 히터와 음극 간의 누설 전류를 방지한 우수한 음극선관을 제공하기 위한 것이다.
위의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 음극선관 내의 잔류 가스와 히터의 코팅막 간의 충돌 및 그 결과로서 생기는 반작용이 줄어들고 동시에 히터와 음극 슬리브 간의 접촉 영역이 줄어들도록 전자총의 방열형 음극의 음극 슬리브와 음극 슬리브 내에 삽입된 히터의 코팅막의 코팅 길이 간의 관계를 지정함으로써 히터와 음극 간의 누설 전류를 방지한 우수한 음극선관을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따라, 패널부, 목부, 패널부와 목부를 연결하기 위한 펀넬부, 및 다수의 관통 핀을 구비하고 그 일단부에서 목부를 폐쇄하도록 밀봉된 스템을 포함하는 진공 엔벌로프와, 패널부의 내부면 상에 형성된 형광면과, 목부 내에 수용되고 방열형 음극 구조물을 구비하고 정해진 간격으로 이격되고 정해진 순서로 축방향으로 배치되고 전자 비임을 형광면을 향해 투사하기 위해 절연봉에 의해 고정된 방열형 음극 구조물의 하류에 배치된 다수의 전극을 구비한 전자총과, 전자 비임을 형광면 상에 주사하기 위해 목부와 펀넬부 사이의 전환 구역의 인접부 주위에 장착된 편향 요크를 구비한 음극선관이 제공되며, 방열형 음극 구조물은 그 외부 상부면 상의 전자 방사 물질 코팅을 구비한 베이스 금속과, 금속 슬리브의 제1 단부에 부착된 베이스 금속과 제1 단부 반대편의 제2 단부를 구비한 금속 슬리브와, 금속 슬리브 내에 부분적으로 수용되고, 나선형으로 권취된 발열 도선을 구비한 주 발열부와 주 발열부의 각각의 단부에 연결된 레그부와 다수의 층 내에 나선형으로 권취된 발열 도선을 포함하는 히터와, 주 발열부와 주 발열부에 연속되는 레그부 각각의 부분을 덮는 절연막과, 주 발열부로부터 레그부 각각을 향해 연장하는 절연막의 일부를 덮고 그 전체가 금속 슬리브 내에 수용되는 흑색 코팅막을 포함한다.
첨부 도면에서, 유사 도면부호는 도면에 걸쳐 유사 요소들을 나타낸다.
도1은 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예에서 방열형 음극 구조물의 주요 구성부와 주변 구성을 도시한 단면도.
도2a 내지 도2c는 도1의 히터의 예의 세부를 도시한 도면이고, 도2a는 그 평면도이고, 도2b는 도2a의 히터의 선 IIB-IIB를 따른 측면도이고, 도2c는 도2a의 히터의 "A"로 표시된 원형부의 확대 단면도.
도3은 본 발명에 따른 투영 마스크형 칼라 음극선관에 이용되는 전자총의 예를 도시한 측면도.
도4는 본 발명에 따른 음극선관의 예의 투영 마스크형 칼라 음극선관의 개략 단면도.
도5는 종래 기술의 음극선관의 방열형 음극 구조물의 주요 구성부와 주변 구성을 도시한 단면도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
2 : 음극 슬리브
3 : 음극 캡
4 : 전자 방사 물질층
5 : 히터
12 : 제어 전극
22 : 가속 전극
본 발명의 실시예에 대해 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예에서 방열형 음극 구조물의 주요 구성부와 주변 구성을 도시한 단면도이다. 도1에서, 도면부호 1은 방열형 음극 구조물을 나타낸다. 방열형 음극 구조물(1)은 원통형 슬리브(2)와, 음극 슬리브(2)의 단부에 고정된 캡형 음극 캡(3)과, 음극 캡(3)의 상부면 상에 도포된 전자 방사 물질층(4)과, 음극 캡(3)의 가열을 위해 그 일부가 음극 슬리브(2) 내에 배치된 히터(5)를 포함한다. 히터(5)의 나선형으로 권취된 발열 도선(5a)의 일부는 알루미나를 주성분으로 하는 절연막(5b)과, 알루미나와 텅스텐 미세 분말을 함유한 코팅막(5c)의 2 개의 층으로 도포된다. 캡형 음극 캡(3)과 결합하는 음극 슬리브(2)의 단부(2b)는 청구범위 제1항에 기재된 "금속 슬리브의 제1 단부"에 상응한다.
음극 슬리브(2)의 전형적인 치수는 다음과 같다.
벽 두께 = 0.018mm,
외경 = 1.6mm,
축 방향 길이 = 7mm이다.
절연막(5b)과 코팅막(5c) 중에서, 절연막(5b)은 용접용 단부 부분(5d)을 제외한 단부(5e)로부터 음극 슬리브(2)의 상부측 상의 코일부(5f)로 연장하는 히터(5)의 발열 도선(5a) 모두를 덮게 되고, 코팅막(5c)은 음극 슬리브(2)의 상부 측면 상의 코일부(5f)로부터 음극 슬리브(2)의 플레어형 기부 단부(2a) 내의 단부(5g)로 연장하는 절연막(55b)의 외부면을 덮게 된다. 음극 슬리브(2)의 플레어형 기부 단부(2a)는 청구범위 제1항에 기재된 "금속 슬리브의 제2 단부"에 상응한다.
다시 말해, 코팅막(5c) 전체를 음극 슬리브(2) 내에 배치하도록 하기 위해, 코팅막(5c)의 모서리(5g)는, 용접을 위한 단부 부분(5d)의 측면 상의 절연막(5b)의 단부(5e)로부터 코일부(5f)로 배치되고 코팅막(5c)의 단부(5g)가 기부 단부(2a)로부터 전자 방사 물질층(4)을 향해 배치되도록 음극 슬리브(2)의 플레어형 기부 단부(2a) 내에 있게 된다.
전술된 대로, 코팅막(5c)은 알루미나와 텅스텐 분말을 함유하고, 흑색으로 보이는 흑색 코팅막이고, 한편 절연막(5b)은 알루미나를 주성분으로 하고 따라서 백색으로 보이는 백색 절연막이다.
이러한 구조로 인해, 히터의 전체 흑색 코팅막은 음극 슬리브 내에 배치되고, 음극선관 내의 잔류 가스와 흑색 코팅막 간의 접촉 및 반작용은 줄어들게 되어, 텅스텐은 알루미나 내로 분산되지 않고, 따라서 알루미나의 유전체 강도 특성은 저하되지 않아 누설 전류가 방지된다. 또한, 음극 슬리브의 플레어형 부분 근방에서의 히터의 절연막의 두께는 줄어들게 되어, 음극 슬리브와 히터 간의 접촉 영역은 누설 전류가 방지되도록 줄어들게 된다.
절연막(5b)은 일예로 크기가 상이한 알루미나 분말을 각각 함유한 다수의 하부층들로 형성될 수 있고, 또한 코팅막(5c)은 일예로 크기가 상이한 알루미나 분말을 함유하거나 비율이 상이한 텅스텐을 함유한 다수의 하부층들로 형성될 수 있다.
또한, 코팅막은 단부(5g)를 음극 슬리브(2)의 플레어형 기부 단부(2a)와 같은 높이 위치로 하거나, 단부(5g)가 플레어형 기부 단부(2a) 내에 배치될 수 있으며, 단부(5g)를 음극 캡 측면 상의 음극 슬리브(2)의 플레어형 부분의 시작 단부 내에 배치하는 것이 보다 바람직하다.
히터(5)는 용접을 위해 그 단부 부분(5d)에서 히터 지지부(6)에 용접된다. 음극 슬리브(2)는 음극 실린더(8)의 소경부에 고정되고, 그 대경부는 관형 음극 지지부 작은 구멍(7)에 고정된다. 음극 지지부 작은 구멍(7)과 히터 지지부(6)는 각각의 비이드 지지부(9)와 히터 도선 스트랩(10)을 통해 한 쌍의 다형 글래스(11)에 고정된다. 도면부호 12는 제어 전극과 전자 방사 물질층(4) 사이에 소정 간격을 두고 다형 글래스(11)에 고정된 제어 전극을 나타낸다.
도2a 내지 도2c는 도1의 히터의 예의 세부를 도시한 도면이고, 도2a는 그 평면도이고, 도2b는 도2a의 히터의 선 IIB-IIB를 따른 측면도이고, 도2c는 도2a의 히터의 "A"로 표시된 원형부의 확대 단면도이다. 도1에 이용된 동일 도면부호는 도2a 내지 도2c에서의 대응 부분을 나타낸다.
도2a 내지 도2c에서, 히터(5)는 용접용 단부 부분(5d)을 제외한 전체 길이(L1)의 길이(L2) 만큼 연장한 구역 내의 절연막(5b)으로 덮여지고 또한 절연막(5b)의 외부면은 단일층 부분(L3)을 제외한 단부(5g) 까지 용접을 위해 코일부(5f)로부터 단부(5g)를 향해 연장하는 구역 내의 코팅막(5c)으로 덮여진다.
도면부호(L4)는 절연막(5b)과 코팅막(5c)의 중첩부의 길이를 나타내고, L5는 발열 도선(5a)의 단일층 권취부이고, L6는 발열 도선(5a)의 다중층 권취부이다. 발열 도선(5a)의 권취 형태의 경우에, (1982년 7월 30일에 공고된 일본 실용신안 공보 소57-34671호에 대응하는) 1979년 4월 10일에 특허 허여된 미국 특허 제4,149,104호에 개시된 3층의 권취 형태가 채용될 수 있다.
히터의 3층의 권취 형태의 더 상세한 세부 내용과 그 제조 방법은 미국 특허 제4,149,104호에 포함되어 있고 이 특허는 본 명세서에 참고로 기재되어 있다.
도2a 내지 도2c에서, 도면부호 D는 권취 맨드릴을 분해함으로써 히터 내에 형성된 공동의 직경을 나타내고, d는 발열 도선(5a)의 직경이고, p는 발열 도선(5a)의 권취 피치이고, t1은 절연막(5b)의 두께이고, t2는 코팅막(5c)의 두께이다.
다음은 히터(5)의 제조 방법의 예를 설명한다.
우선, 발열 도선(5a)의 0.032mm 직경의 텅스텐 도선은 단일층 권취부(L5)의 경우에 15터언/mm의 피치를 갖는 0.15mm 직경의 몰리브덴 도선으로 제조된 맨드릴 주위에 권취되고 다중층 권취부(L6)는 (일본 실용신안 공보 소57-34671호에 대응하는) 미국 특허 제4,149,104호에 개시된 3층 권취 구조물을 채용한다.
3층 권취 구조물의 예는 다음과 같다.
제1층(최내측 층)의 권취 피치 = 5터언/mm,
제2층(중간 층)의 권취 피치 = 5터언/mm,
제3층(최외측 층)의 권취 피치 = 15터언/mm이다.
다음에, 권취 발열 도선은 정해진 길이로 절단되고, 그후 이중 나선형 단일층 권취부(L5)를 형성하도록 나선형으로 재권취된다.
그후, 히터는 전착 기술을 이용함으로써 용접용 단부 부분(5d)을 제외한 L2로서 표시된 구역 내에서 전체 길이(L1)의 절연막(5b)으로 도포된다. 전착에 의한 코팅 두께는 약 1600℃에서 발화된 후에 절연막(5b)의 두께가 약 80㎛가 되도록 선택된다.
절연막(5b)의 전착을 위한 1리터의 용액은 (평균 직경이 4.4㎛인) 670g의 순도 99.85%의 분말 알루미나와, 440ml의 변성 알콜 및 440ml의 증류수로 구성되고, 용액은 전해물로서 작용하는 각각 14g의 마그네슘 질산염과 알루미늄 질산염에 혼합된다.
전착은 70V 동력원의 음의 단자에 연결된 히터로서 수행된다. 알루미나 코팅막의 두께는 전착을 위한 시간을 조정함으로써 조절된다. 전착 후에, 흑색 코팅막(5c)은 (1994년 3월 23일에 공고된) 일본 특허 공고 평6-22095호의 공보에 개시된 담지(dip) 코팅 기술을 이용하여 "L3"로 표시된 단일층막 부분을 제외한 절연막(5b)의 길이에서의 L4 부분 상에서 약 10㎛의 두께로 형성된다.
흑색 코팅막(5c)을 도포하기 위한 1리터의 용액은 절연막(5b)의 전착용 용액 내에 이용되는 것과 같이 450g의 동일한 분말 알루미나와, 평균 직경이 1㎛인 220g의 텅스텐 미세 분말과, 700g의 메틸 이소부틸 켑톤 및 110ml의 에틸 에테르로 개략 구성되고, 바인더로서 작용하는 17g의 니트로셀룰로우즈에 혼합된다. 담지 코팅 후에, 코팅 두께는 에틸 알콜을 이용하여 흑색 코팅막(5c)을 세척함으로써 10㎛로 얇아지게 된다. 코팅막(5c)의 코팅 길이는 흑색 코팅 용액 내로의 담지 깊이를 조절함으로써 쉽게 조절된다.
그후, 정해진 건조 단계와 1600℃에서의 발화 단계 후에, 권취 맨드릴은 산을 이용하여 분해되고 그 결과 직경 D에 의해 나타낸 공동은 도2c에 도시된 바와 같이 형성된다.
위의 예에서, 텅스텐 미세 분말은 흑색 코팅막(5c)에 이용되나, 텅스텐 카바이드 미세 분말은 텅스텐 미세 분말 대신에 흑색 코팅막(5c)에 또한 이용될 수 있다. 텅스텐 미세 분말과 텅스텐 카바이드 미세 분말의 혼합물은 또한 흑색 코팅막(5c)에 이용될 수 있다.
이러한 방법을 이용함으로써 얻게 된 히터(5)의 수치상 예는 다음과 같다.
전체 길이 L1 = 13mm,
절연막(5b)의 코팅 길이 L2 = 9.5mm,
코팅막(5c)의 코팅 길이 L4 = 6mm,
코팅 두께 t1 = 80㎛,
코팅 두께 t2 = 10㎛이다.
도3은 도1에 도시된 방열형 음극 구조물을 채용한 본 발명의 음극선관에 이용되는 전자총의 예의 측면도이고, 도1에 이용된 것과 동일한 도면부호는 도3에서의 대응 부분을 나타낸다.
도3의 전자총은 제어 전극(제1 그리드 전극, G1)(12), 가속 전극(제2 그리드 전극, G2)(22), 집속 전극(제3 그리드 전극, G3; 제4 그리드 전극, G4; 제5 그리드 전극, G5)(23, 24, 25), 양극(제6 그리드 전극, G6)과 그 사이의 정해진 간격을 두고 정해진 순서로 축방향으로 배치된 차폐 컵(27), 및 스템(28) 내에 삽입된 스템 핀(28a)의 대응 핀에 연결된 각각의 전극에 제공된 탭 또는 그 전극에 연결된 도선을 포함한다.
이러한 전자총에서, 방열형 음극 구조물(1)은 제어 전극(12)으로부터 스템(28)을 향해 근접 이격되고, 도2a 내지 도2c와 관련하여 설명된 전자 방사 물질층을 가열하기 위한 히터(5)는 방열형 음극 구조물(1) 내에 수용된다.
도면부호 29는 음극선관의 진공 엔벌로프의 목부의 내벽 상에 탄성적으로 압박함으로써 전자총의 축을 음극선관의 종축에 정렬시키도록 제공되고, 펀넬의 내벽과 진공 엔벌로프의 목부 상에 도포된 내부 도전성막으로부터 전자총으로 양극 전압을 도입하도록 제공되는 진공관 스페이서 접점을 나타낸다.
제어 전극(12), 가속 전극(22) 및 방열형 음극(1)은 전자 비임 발생부(3극진공관부)를 형성한다. 집속 전극(23 내지 25)은 전자 비임 발생부로부터 방사된 전자 비임을 가속 및 집중시키고, 그후 집속 전극(25)과 양극(26) 사이에 형성된 주 렌즈는 전자 비임 상에 지정된 초점 정렬 작용을 가하여 전자 비임을 형광면을 향해 지향시킨다.
스템(28)은 용융되어 진공 엔벌로프의 목부의 개방단에 접착되고, 외부 신호 및 전압은 스템 핀(28a)을 통해 대응 전극에 인가된다.
도4는 전체 구조를 개략 설명하기 위한 본 발명의 음극선관의 실시예에 따른 투영 마스크형 칼라 음극선관의 개략 종단면도이다. 도4에서, 도면부호 31은 패널부를, 32는 목부를, 33은 펀넬부를, 34는 형광막을, 35는 많은 수의 전자 비임 개구를 내부에 구비하고 형광막(34)에 동축 배치되고 형광막(34)으로부터 소정 거리로 이격되어 있는 칼라 선택 전극으로서 제공되는 투영 마스크를 나타낸다. 도면부호 36은 투영 마스크(35)를 적소에 유지시키는 마스크 프레임과 이후에 설명될 구조물을 갖춘 기타 요소를 나타낸다.
도면부호 37은 스프링을, 38은 패널 핀을, 39는 외부 자기장(지구 자기장)을 차폐하고 전자 비임의 탄도가 지구 자기장에 의해 변경되는 것을 방지하기 위한 자기 실드를, 40은 양극 버튼을, 41은 내부 도전성 코팅을, 42는 전자 비임을 수평 및 수직으로 편향시키기 위한 편향 요크를, 43은 3 개의 전자 비임(44)(하나의 중앙 전자 비임과 2 개의 측면 전자 비임)을 방사하기 위한 방열형 음극을 구비한 전자총을 나타낸다.
도면부호 45는 패널부와 펀넬부 및 투영 마스크의 조립체와, 전자총 간의 민감한 편심에 의해 야기된 전자 비임 스폿과 형광 소자 간의 오정합, 또는 패널부와 펀넬부 및 투영 마스크의 조립체와, 전자총 간의 회전 오정렬의 보정 기능을 갖는 외부 자석 보정 장치(자석 조립체)를 나타낸다.
도4에서, 투영 마스크(35)에 고정된 마스크 프레임(36)과, 자기 실드(39)등은 그 내부면 상에 형광막(34)을 구비한 패널부(31)와 펀넬부(33)로 구성된 진공관 내에서 스프링(37)을 통해 패널 핀(38) 상에 장착되고, 그후 패널부(31)와 펀넬부(33)는 용융된 프릿(frit) 글래스와 함께 결합되고, 전자총(43)은 목부(32) 내로 밀봉되고, 패널부(31)와 펀넬부(33) 및 목부(32)로 형성된 엔벌로프는 진공 밀봉된다.
전자총(43)으로부터 방사된 전자 비임(44)은 (도시되지 않은) 외부 신호 처리 회로로부터의 화상 신호에 의해 조절되고, 형광면(34)을 향해 투사되고, 목부(32)와 펀넬부(33) 사이의 전환 구역 주위에 장착된 편향 요크(42)에 의해 수평 및 수직으로 편향되고, 그후 칼라 선택 전극으로서 제공되는 투영 마스크(35) 내의 전자 비임 개구를 통과하여 화상을 형성하도록 형광막(34) 상에서 충돌하게 된다.
편평 스크린 타입의 칼라 TV 수상기 및 칼라 디스플레이 모니터가 최근에 보급되었기 때문에, 이들에 사용되는 칼라 음극선관에서 화면(패널 글래스)를 평탄화하는 경향이 있다.
도4에 도시된 본 발명의 실시예는 편평 스크린 타입의 투영 마스크형 칼라 음극선관이다. 도4에서, 패널부(31)의 외부면은 거의 편평하고, 그 내부면은 오목만곡된다. 투영 마스크(35)는 투영 마스크 블랭크를 패널부(31)의 내부면에 맞는 규정 곡률을 갖는 형태로 프레스 성형함으로써 제조된다. 패널부(31)의 내부면과 투영 마스크(35)가 패널부(31)의 거의 편평한 외부면에 상관 없이 만곡되는 이유는 프레스 성형 기술에 의해 투영 마스크(5)를 제조하는 방법이 간단하고 투영 마스크(5)의 비용이 저렴하기 때문이다.
많은 전자 비임 개구가 형성되어 있는 개구 구역을 포함하는 투영 마스크(35)의 주 표면은 직사각형에 가깝고, 주축, 종축 및 주 표면의 대각선의 각각을 따라 상이한 곡률 반경을 갖는다. 이는 성형된 투영 마스크의 기계적 강도의 유지 보수와 함께 칼라 음극선관의 스크린 상의 화면이 편평하다는 느낌의 양립성을 얻기 위한 것이다.
본 실시예에서의 투영 마스크(35)의 곡률면은 구형이고, 투영 마스크(35)의 곡률 반경은 투영 마스크(35)의 주 표면의 중심으로부터 주 표면의 주연으로의 주축, 종축 및 주 표면의 대각선의 각각을 따른 거리를 증가시킴으로써 점차적으로 감소한다. 주축을 따른 곡률 반경(RX)은 1450mm로부터 1250mm로 가변되고, 종축을 따른 곡률 반경(RY)은 2000mm로부터 1300mm로 가변되고, 대각선을 따른 곡률 반경(Rd)은 1600mm로부터 1250mm로 가변된다.
이러한 구형 투영 마스크의 곡률 반경은 다음의 동등한 곡률 반경(Re)로서 정의될 수 있다.
Re= (z2+ e2) / (2z)
여기에서, e(mm)는 음극선관 축에 직각으로 측정될 때의 투영 마스크의 주 표면의 중심과 주 표면의 임의의 주연 위치 간의 거리이고, z(mm)은 임의의 주연 위치와, 주 표면의 중심을 통과하고 음극선관 축에 직각인 평면 간의 거리이다.
전술된 대로, 주축을 따른 반경이 종축을 따른 반경 보다 어느 정도 더 작더라도, 이는 칼라 음극선관의 스크린 상의 화면이 편평하다는 느낌에 손상을 주지 않으며, 1250mm와 같거나 그 이상의 동등한 곡률 반경은 그 목적에 충분하다.
도1에 도시된 본 발명의 음극선관의 실시예에서의 방열형 음극의 히터와 음극 간의 누설 전류와, 히터와 음극의 온도와 같은 다양한 특성들을 도5에 도시된 종래 기술의 칼라 음극선관의 방열형 음극의 특성들과 비교함으로써, 본 발명은 히터와 음극 간의 누설 전류가 종래 기술과 비교하여 본 발명에서 약 30% 까지 줄어들게 되고 본 발명과 종래 기술 간에 히터와 음극의 온도 차이가 없게 되는 중대한 장점을 제공하기 때문에 전자 방사와 같은 특성들에 문제점이 없음을 확인하였다.
음극 슬리브의 플레어형 기부 단부 근방에서의 음극 슬리브와 히터 간의 접촉 상태를 주목해보면, 본 발명에서 절연막과 코팅막의 중첩부의 단부는 음극 슬리브 내에 있게 되고 음극 슬리브의 플레어형 기부 단부로부터 멀리 떨어져 있게 되며, 따라서, 본 발명에서 음극 슬리브와 히터 간의 접촉 영역은 종래 기술에서의 접촉 영역 보다 더 작게 되고, 이러한 사실은 또한 히터와 음극 간의 누설 전류의 감소에 도움이 되는 것으로 생각된다.
음극의 베이스 금속을 가열하기 위한 히터의 주 발열부에 연결된 레그부에 대해 다층의 권취 형태를 채용함으로써, 다음의 장점, 즉 (a) 기계적 강도의 증가로 인해 히터 고장이 방지되고, (b) 레그부의 전기 저항, 즉 히터의 주 발열부 이외의 부분의 전기 저항이 줄어들게 되어 히터의 열 발생 구역이 음극의 베이스 금속에 인접한 히터의 상부로 집중되고, 따라서 히터에 의해 발생된 열 이용 효율이 증가되고 히터의 동력 소비가 줄어든다는 장점을 얻게 된다.
그러나, 다층 권취 형태의 레그부는 음극 슬리브의 기부 단부 근방에서 히터의 직경을 증가시키고, 따라서 히터와 음극 슬리브의 기부 단부 주변 간의 접촉 영역을 증가시킨다는 단점을 갖는다.
그러나 본 발명의 위의 형태로 인해 히터의 절연막 상에 형성된 코팅막과 음극 슬리브의 기부 단부 주변 간의 접촉 영역을 줄임으로써 위의 단점을 제거하게 된다.
본 발명은 위의 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 본질 및 정신으로부터 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다.
전술된 대로, 본 발명은 히터의 절연막과 코팅막 및 음극선관에 이용되는 전자총의 방열형 음극 구조물에서의 음극 슬리브 간의 위치상 관계를 규정하게 되어, 히터와 음극 간의 누설 전류를 방지하고, 따라서 모니터 설정등을 위한 자동 차단 전압 제어 회로를 채용하는 것을 가능하게 하여 모니터 설정등의 조정을 용이하게 하고, 히터의 파손 및 히터와 음극 간의 단락을 차단하고, 따라서 본 발명은 신뢰성이 우수한 음극선관을 제공하게 된다.

Claims (13)

  1. 패널부, 목부, 상기 패널부와 상기 목부를 연결하기 위한 펀넬부, 및 다수의 관통 핀을 구비하고 그 일단부에서 목부를 폐쇄하도록 밀봉된 스템을 포함하는 진공 엔벌로프와,
    상기 패널부의 내부면 상에 형성된 형광면과,
    상기 목부 내에 수용되고, 방열형 음극 구조물과, 정해진 간격으로 이격되고 정해진 순서로 축방향으로 배치되고 전자 비임을 형광면을 향해 투사하기 위해 절연봉에 의해 고정된 방열형 음극 구조물의 하류에 배치된 다수의 전극을 구비한 전자총과,
    전자 비임을 형광면 상에 주사하기 위해 목부와 펀넬부 사이의 전환 구역의 인접부 주위에 장착된 편향 요크를 구비하고,
    상기 방열형 음극 구조물은 그 외부 상부면 상에 전자 방사 물질 코팅을 구비한 베이스 금속과, 금속 슬리브의 제1 단부에 부착된 베이스 금속과 상기 제1 단부의 반대편에 제2 단부를 갖는 금속 슬리브와, 상기 금속 슬리브 내에 부분적으로 수용되고 나선형으로 권취된 발열 도선을 구비한 주 발열부와 상기 주 발열부의 각각의 단부에 연결된 레그부와 다수의 층 내에 나선형으로 권취된 발열 도선을 포함하는 히터와, 주 발열부와 상기 주 발열부에 연속되는 레그부 각각의 부분을 덮는 절연막과, 주 발열부로부터 레그부 각각을 향해 연장하는 절연막의 일부를 덮고 그 전체가 상기 금속 슬리브 내에 수용되는 흑색 코팅막을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  2. 제1항에 있어서, 절연막은 알루미나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  3. 제1항에 있어서, 흑색 코팅막은 텅스텐 분말과 텅스텐 카바이드 분말 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  4. 제2항에 있어서, 흑색 코팅막은 텅스텐 분말과 텅스텐 카바이드 분말 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  5. 제1항에 있어서, 레그부는 3층의 나선형으로 권취된 발열 도선을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  6. 제2항에 있어서, 레그부는 3층의 나선형으로 권취된 발열 도선을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  7. 제3항에 있어서, 레그부는 3층의 나선형으로 권취된 발열 도선을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  8. 제4항에 있어서, 레그부는 3층의 나선형으로 권취된 발열 도선을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  9. 제1항에 있어서, 제2 단부는 플레어형인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  10. 제2항에 있어서, 제2 단부는 플레어형인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  11. 제3항에 있어서, 제2 단부는 플레어형인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  12. 제4항에 있어서, 제2 단부는 플레어형인 것을 특징으로 하는 음극선관.
  13. 제5항에 있어서, 제2 단부는 플레어형인 것을 특징으로 하는 음극선관.
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