KR100692046B1 - 음극선관용 음극 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관용 음극에 관한 것이다. 본 발명의 음극선관용 음극은 공급되는 전류에 의해 열 또는 전자기파를 방출하는 히터와, 히터가 삽입되고 히터로부터 방출된 열을 흡수하도록 그 내주면 표면적이 외주면 표면적보다 크게 형성된 원통형 슬리브를 포함한다. 따라서, 히터의 소비전력을 낮추고, 전류밀도는 높임으로써 전자방사를 원활하게 하며, 또 슬리브의 길이는 축소하는 반면 그 내부의 단면적은 증대시킴으로써 슬리브의 복사열 및 그에 따른 전자기파의 흡수량을 많게 하여 기체금속에서의 복사온도를 높이며 원활한 전자방사를 실시한다.

히터, 음극, 기체금속, 슬리브, 니켈

Description

음극선관용 음극{Cathode of CRT}

도 1은 종래 기술의 음극선관용 음극의 요부를 보인 단면도.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 음극선관용 음극을 나타낸 단면도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극선관용 음극을 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 음극선관용 음극에 있어서 슬리브 내주면 단면적이 클수록 전류량이 감소하는 상태를 보인 도면.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 슬리브 내주면이 구비된 3 피쓰 타입과 리본 타입의 슬리브 내주면 단면적이 클수록 온도가 상승되는 상태를 각각 보인 도면.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 히터 2 : 슬리브

3 : 기체금속 4 : 전자 방사물질 층

본 발명은 음극선관용 음극에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 히터의 소비전력을 낮추고, 전류밀도는 높임으로써 전자방사를 원활하게 하며, 또 슬리브의 길이는 축소하는 반면 그 내부의 단면적은 증대시킴으로써 슬리브의 복사열 및 그에 따른 전자기파의 흡수량을 많게 하여 기체금속에서의 복사온도를 높이며 원활한 전자방사를 실시하는 음극선관용 음극에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이, 음극선관은 텔레비젼 수상기를 비롯하여 오실로스코우프나 레이다의 관측용으로 가장 널리 사용되는 표시장치이다.

이러한 음극선관은 전자총으로부터 방사된 전자빔을 스크린의 형광면에 집속시켜 화상을 구현하는 방식을 채택하고 있어 전자빔의 최초 발원지인 음극의 역할이 매우 중요하다 할 수 있다.

한편, 최근 화면의 대형화, 고정세화 등의 추세에 따라 고해상도, 고휘도 등의 특성이 요구되고 있으며, 이를 충족시키기 위해 고전류 밀도 하에서 음극을 동작시키고 있다.

음극은 그 전자방사의 재료에 따라 산화물 음극과 함침형 음극으로 나뉘어지는데, 고전류 밀도 하에서 동작시키기에는 함침형 음극이 유리하나 함침형 음극은 동작 온도가 높고, 소비전력이 높으며, 고가의 재료가 사용되는 등의 단점이 있으므로 산화물 음극을 개선하여 고전류 밀도하에서도 장시간 안정된 방사특성을 구현 할 수 있도록 하는 노력들을 기울이고 있다.

도 1에는 상술한 일반적인 음극선관용 음극을 예시한 도면이 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 음극선관용 음극은 열원인 히터(1)가 삽입되는 원통형의 슬리브(2)가 구비된다.

상기 슬리브(2)의 상단에는 니켈이 주성분이고 마그네슘, 실리콘 등의 환원성 금속이 미량 함유된 기체금속(3)이 배치되며, 상기 기체금속(3)의 상면에는 적어도 바륨(Ba)이 포함되며 그 외 스트론튬(Sr) 및 칼슘(Ca) 등이 포함된 알카리토류 금속탄산염으로 된 전자 방사물질 층(4)이 도포되어 구성된다.

이와 같은 일반적인 구성의 종래 음극은 먼저, 도면상에 도시되지 않은 스템핀으로부터 히터(1)에 전원이 인가되면 히터(1)에서는 고온의 열과 함께 전자기파가 방출된다.

상기와 같이 방출된 열과 전자기파는 열의 대류와 복사 특성에 의해 슬리브(2) 및 기체금속(3)으로 흡수되어 열로 변환되고, 슬리브(2)로 전달된 열과 전자기파는 슬리브(2) 내면의 표면에 흡수되어 열로 변환된 후 다시 기체금속(3)으로 열을 전달함으로써 기체금속(3)에 집중된 열로 인하여 그 위에 도포 된 알카리토류 금속탄산염 산화물, 즉 산화바륨(BaO)이 주성분인 산화물로 변화하며, 그 후 부분적으로 900∼1100℃의 고온에서 환원되어 반도체적 성질을 갖도록 활성화 된다.

이런 활성화 공정에 의하여 알카리토류 금속산화물로 된 전자 방사물질 층(4)이 기체금속(3)위에 형성된다.

상기와 같은 활성화 공정에서 기체금속(3) 중에 함유된 실리콘 혹은 마그네슘 등의 환원성 원소가 확산에 의하여 알카리토류 금속산화물로 구성된 전자 방사물질 층(4)과 기체금속(3)의 계면으로 이동되어 알카리토류 금속산화물과 반응한다.

따라서, 기체금속(3) 위에 형성된 알카리토류 금속산화물이 부분적으로 환원되어서 자유 바륨(Ba)이 생성되고, 이 자유 바륨(Ba)에서 전자를 생성하게 된다.

상기와 같은 일련의 동작은 음극선관의 동작 중 계속적으로 일어나는 화학반응이며, 700∼800℃의 통상적인 동작온도에서 0.5∼0.8A/㎠의 방사전류 밀도를 얻게 된다.

그러나 상기와 같은 일반적인 음극선관에 있어서는 다음과 같은 문제점이 발생되었다.

즉, 종래의 음극의 경우 음극의 동작온도가 일정하게 되면 상기 히터(1)에서 소비되는 전력을 낮추기 위해서 히터(1)로 인가되는 전압에 따른 전류 값을 낮추어야 하는데, 이때 동작온도를 맞추기 위해서는 히터(1)의 저항을 낮게 하거나, 히터(1)의 모양, 원재질 등을 바꾸어야 하는 등 히터를 재 설계해야 하는 문제점이 있었다.

또 히터의 구조적인 변화 없이 전류만을 낮출 경우 기체금속(3)의 온도가 낮아지게 되어 일함수는 높아지고 전류밀도는 낮아져 전자방사를 원활하게 할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 현재 소비자의 요구사항인 음극선관용 전자관의 전장을 축소하는 관점 에 있어서 기존의 음극에서 슬리브(2)의 길이를 축소하게 되면 슬리브(2) 내면의 표면적이 줄어들기 때문에 슬리브(2)의 복사열 및 그에 따른 전자기파의 흡수량이 적어 기체금속에서의 복사온도가 낮아지게 된다.

따라서, 기체금속(3)의 상측에 도포된 전자 방사물질 층(4)에서 원활한 전자방사를 실시할 수 없게 되는 문제점도 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 히터의 소비전력을 낮출 수 있는 음극선관용 음극을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 히터에 대해 구조적인 변화를 가하지 않은 상태에서 일함수는 낮추고 전류밀도는 높임으로써 전자방사를 원활하게 할 수 있는 음극선관용 음극을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 음극선관용 전자관, 즉 슬리브의 길이는 축소하는 반면 그 내부의 단면적은 증대시킴으로써 슬리브의 복사열 및 그에 따른 전자기파의 흡수량은 많게 하여 기체금속에서의 복사온도를 높일수 있고, 그에 따라 원활한 전자방사를 실시하는 음극선관용 음극을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음극선관용 음극은 공급되는 전류에 의해 열 또는 전자기파를 방출하는 히터와; 상기 히터가 삽입되고, 상기 히터로부터 방출된 열을 흡수하도록 그 내주면 표면적이 외주면 표면적보다 크게 형성된 원통형 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 슬리브는 내주면의 단면이 불규칙한 파형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 슬리브는 내주면의 단면이 규칙적인 나선형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 슬리브는 내주면의 단면이 요(凹)와 철(凸) 형상이 반복적으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 상기의 목적을 달성하는 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 설명의 편의를 위해 종래와 동일한 부분, 부재에 대해서는 동일 부호를 부여하여 설명한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 음극선관용 음극을 나타낸 단면도이다.

삭제

도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 음극선관용 음극은 열원인 히터(1)가 삽입되는 원통형의 슬리브(2)가 구비된다.

상기 슬리브(2)의 상단에는 니켈이 주성분이고 마그네슘, 실리콘 등의 환원성 금속이 미량 함유된 기체금속(3)이 배치되며, 상기 기체금속(3)의 상면에는 적어도 바륨(Ba)이 포함되며 그 외 스트론튬(Sr) 및 칼슘(Ca) 등이 포함된 알카리토류 금속탄산염으로 된 전자 방사물질 층(4)이 도포되어 구성된다.

상기 슬리브(2)는 열 효율을 증대시키기 위해 슬리브(2)의 내주면 단면적이 외주면 단면적 보다 크게 구비된다.

즉, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 슬리브(2)의 내주면은 단면상 불규칙한 파형으로 구비되거나, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 슬리브(2)의 내주면은 단면상 규칙적인 나선형상으로 구비되거나, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 슬리브(2)의 내주면이 단면상 요(凹)와 철(凸)이 반복적으로 형성되도록 구비된다.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 음극선관의 음극은, 도시되지 않은 스템핀으로부터 히터(1)에 전원이 인가되면 히터(1)는 고열로 발열하게 되고, 그 히터(1)의 고열은 슬리브(2) 및 기체금속(3)으로 흡수되어 열로 변환되며, 슬리브(2)로 전달된 열과 전자기파는 본 발명에 따라 다양하게 형성된 슬리브(2) 내주면의 표면에 흡수되어 열로 변환된 후 다시 기체금속(3)으로 열을 전달함으로써 기체금속(3)에 집중된 열로 인하여 그 위에 도포 된 알카리토류 금속탄산염 산화물, 즉 산화바륨(BaO)이 주성분인 산화물로 변화시키며, 그 후 부분적으로 900∼1100℃의 고온에서 환원되어 반도체적 성질을 갖도록 활성화 된다.

또, 상기와 같은 활성화 공정에 의하여 알카리토류 금속산화물로 된 전자 방사물질 층(4)이 기체금속(3)위에 형성되고, 기체금속(3) 중에 함유된 실리콘 혹은 마그네슘 등의 환원성 원소가 확산에 의하여 알카리토류 금속산화물로 구성된 전자 방사물질 층(4)과 기체금속(3)의 계면으로 이동되어 알카리토류 금속산화물과 반응한다.

따라서, 기체금속(3) 위에 형성된 알카리토류 금속산화물이 부분적으로 환원되어서 자유 바륨(Ba)이 생성되고, 이 자유 바륨(Ba)에서 전자를 생성하게 된다.

물론, 본 발명의 실시예를 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 3 피쓰 타입의 음극 또는 리본 타입의 음극에 적용하여도 본 발명에 따른 목적을 달성할 수 있다.

다만, 이때 본 발명은 상기 슬리브(2)의 내주면이 상기 히터(1)에서 발하게 되는 고열을 충분히 보유할 수 있도록 슬리브(2)의 외주면보다 표면적이 크게 구성됨으로써, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 히터(1)에서 소비되는 전력을 낮출 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 슬리브(2)의 내주면 표면적이 크면 클수록 온도가 그만큼 상승하게 된다.

따라서, 히터(1)의 구조적인 변화 없이 전류만을 낮출 수 있으므로 상기 기체금속(3)의 온도를 높여주므로 일함수를 낮추게 되고, 그에 따라 전류밀도를 높임으로써 전자방사를 원활하게 하여, 그에 따라 소비자의 요구사항인 음극선관용 전자관의 전장을 축소할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시키게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 히터의 소비전력을 낮추는 반면, 일함수는 낮추고 전류밀도는 높임으로써 전자방사를 원활하게 하는 특징이 있 다.

또한, 본 발명은 음극선관용 전자관의 전장, 즉 슬리브의 길이는 축소하는 반면 그 내부의 표면적은 증대시킴으로써 슬리브의 복사열 및 그에 따른 전자기파의 흡수량은 많게 하여 기체금속에서의 복사온도를 높일 수 있고, 그에 따라 원활한 전자방사를 실시할 수 있다.

지금까지는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대하여 한정하여 도시하고 설명하였지만 이에 한정하지 않고 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경 사용이 가능하다.

그러나, 그와 같은 단순한 변경은 본 발명의 권리범위에 속함이 명백하다.

Claims (4)

1. 공급되는 전류에 의해 열 또는 전자기파를 방출하는 히터와;

   상기 히터가 삽입되고, 상기 히터로부터 방출된 열을 흡수하도록 그 내주면 표면적이 외주면 표면적보다 크게 형성된 원통형 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬리브는 내주면의 단면이 불규칙한 파형으로 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬리브는 내주면의 단면이 규칙적인 나선형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬리브는 내주면의 단면이 요(凹)와 철(凸) 형상이 반복적으로 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.

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