KR20000011745U - 음극선관용 음극 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 안정적인 방사 특성을 구현하기 위한 음극선관용 음극에 관한 것이다.

이러한 본 고안은 음극의 홀더에 상부 방향으로 아일렛과 접촉하지 않도록 외경축소부를 구비하며, 하부 방향으로의 열 누설을 최소화하도록 내경축소부를 구비한 것을 특징으로 하며,

이에 따라, 상부 방향으로는 안정적인 팽창 특성을 가질 수 있으며, 하부 방향으로는 열 누설을 최소화할 수 있어 적은 열량으로도 안정적인 방사특성을 구현할 수 있는 이점이 있다.

Description

음극선관용 음극

본 고안은 음극선관용 음극에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하방향으로 누설되는 복사열을 줄임과 아울러 상방향으로의 안정적인 열팽창을 이룰 수 있도록 하여 적은 열량으로도 안정적인 방사특성을 구현하도록 한 음극의 홀더 형상에 관한 것이다.

일반적으로, 음극선관은 텔레비젼 수상기를 비롯하여 오실로스코우프나 레이다의 관측용 등으로 가장 널리 사용되는 표시장치이다.

상기 음극선관은 전자총에서 방사된 전자빔이 스크린 내측의 형광막을 타격하여 화상이 표시되므로 안정적인 전자빔의 컨버젼스를 이룰 수 있는 전자총이 요구된다.

이를 위해 열전자를 방사하는 음극과, 이 열전자를 가는 전자빔으로 만들어 빠른 속도로 가속함과 아울러 스크린 내측의 형광막에 집속하기 위한 여러개의 전극이 전자빔의 진행방향을 따라 일렬로 배열된 인라인(In-line)형 전자총이 주로 적용된다.

이와 같은 인라인형 전자총을 내장한 음극선관으로 도 1과 같은 장치가 있다.

도 1에 제시된 장치를 종래 기술에 따른 음극선관의 한 예로서 설명한다.

이 음극선관은 패널(1)과, 패널(1)의 후단에 융착된 깔때기 형상의 펀넬(2)로 진공 외관용기를 이루게 되며, 펀넬(2)의 직경이 작은 단부, 즉 네크부(3)에는 전자빔(4)을 방사하는 전자총(5)이 봉입된다.

패널(1)의 내측면에는 화소를 이루는 형광막(6)이 형성되며, 이 형광막(6)으로부터 소정거리 이격되어 색선별 기능을 하는 섀도우마스크(7)가 설치되고, 펀넬(2)의 네크부(3)측 근방의 외측에는 핀쿠션형 수평 편향자계와 베럴형 수직 편향자계를 발생하는 편향요크(8)가 장착된다.

이와 같은 상태에서 전자총(5)으로부터 방사된 전자빔(4)이 편향요크(8)의 수직 및 수평 편향자계에 의해 화면의 원하는 부분으로 편향되며, 섀도우마스크(7)를 통과하면서 색선별이 이루어진 상태로 형광막(6)을 타격·화상을 구현하는 것이다.

이때, 펀넬(2)의 네크부(3)에 봉입되는 전자총(5)은 전자를 가는 전자빔(4)으로 만들어 빠른 속도로 가속함과 아울러 형광막(6)에 정확히 집속하기 위한 것으로, 도 2와 같이 소정의 온도 범위에서 열전자를 방사하는 음극(9)과, 음극(9)으로부터 방사된 열전자를 제어·가속·집속하여 형광막(6)에 랜딩될 정도의 속도 및 집속력을 가진 전자빔(4)으로 만들기 위한 제어전극(10), 가속전극(11), 집속전극(12), 양극(13)으로 구성되며, 음극(9) 및 각 전극(10, 11, 12, 13)들은 전기 절연체인 비드글라스(14)에 의하여 소정 거리 이격된 상태로 일렬로 순차·배치된다.

이 중 음극(9)은 전자빔의 최초 발원지로서, 전자빔(4)의 방사 특성에 있어 매우 중요한 비중을 차지하는 장치이다.

이러한 음극으로서, 도 3에 도시된 리본형 음극을 예로 하여 설명한다.

이 음극(9)은 열원인 히터(15)가 삽입되는 일방이 개구된 원통형의 슬리이브(16)와, 슬리이브(16)의 선단에 형성되며 니켈(Ni)이 주성분이고 마그네슘(Mg), 실리콘(Si) 등의 활성화 금속이 미량 함유된 기체금속(17)과, 기체금속(17)의 상면에 도포되며 적어도 산화바륨(BaO)이 포함된 알카리토류금속복합산화물의 전자방사물질(18)과, 슬리이브(16)의 외측에 설치되어 슬리이브(16)를 지지하는 홀더(19)와, 슬리이브(16)를 홀더(19)에 지지하기 위해 홀더(19)의 상단부와 슬리이브(16)의 하단부를 연결하는 3개의 금속리본(20)으로 구성된다.

또한, 음극(9)을 지지하기 위한 아일렛(Eyelet)(21)은 홀더의 주위에 용접되어 위치하며, 비드서포터(22)는 아일렛(21)과 용접되어져 그 단부가 비드글라스(14)에 지지·고정된다.

여기서, 홀더(19)는 도 4와 같이 상, 하부 동일한 치수를 가진 원통 형상을 이루게 된다.

이와 같이 구성된 종래의 기술에 따른 음극(9)은 먼저, 도면상에 도시되지 않은 스템핀으로부터 히터(15)에 전원이 인가되어 발열하면 이 열에 의해 음극(9)의 기체금속(17)이 가열되어 전자방사물질(18)로부터 열전자가 방사된다.

이 열전자가 전자총(5)의 각 전극(10, 11, 12, 13)을 통과하면서 제어·가속·집속되어 형광막(6)을 타격할 수 있을 정도의 속도 및 집속력을 가진 전자빔(4)이 되는 것이다.

여기서, 전자방사물질(18)로부터 열전자가 원활히 방사되기 위해서는 음극(9)이 소정의 진공도를 갖도록 배기해야 되며, 이후 전자방사물질(18)을 활성화해야 된다.

이러한 전자방사물질(18)은 먼저, 알카리토류금속탄산염 현탁액을 기체금속(17)상에 도포하고, 배기 공정 중 히터(15)에 의해 가열하면 알카리토류금속탄산염은 알카리토류금속산화물로 변하게 된다.

이후, 알카리토류금속산화물의 일부를 고온에서 환원시켜 반도체 성질을 갖도록 활성화하게 된다.

이와 같이 하면, 기체금속(17) 중에 포함된 실리콘(Si) 또는 마그네슘(Mg)과 같은 환원성 원소가 확산에 의하여 알카리토류금속산화물과 기체금속(17)간의 계면으로 이동하여 알카리토류금속산화물과 화학반응을 하게 된다.

이로 인해 전자방사물질(18)은 알카리토류금속산화물의 일부가 환원된 산소결핍형의 반도체가 되며, 700∼800℃의 정상 조건하에서 방출 전류를 얻게 된다.

이러한 과정을 전자방사물질(18)의 대표물질인 BaCO₃를 예로 하여 설명하면 아래의 (1) 내지 (4)와 같다.

(1) BaCO₃→ BaO + CO₂(게터에 의해서 흡수)

(2) 4BaO + Si → 2Ba + Ba₂SiO₄

(3) BaO + Mg → Ba + MgO

(4) Ba → Ba²⁺+ 2e(전자생성)

상기한 바와 같이 전자방사물질(18)인 알카리토류금속산화물은 기체금속(17)내의 활성화금속, 예컨대 마그네슘(Mg) 또는 실리콘(Si)과 화학반응하여 자유바륨(Ba)이 주성분인 알카리토류금속 자유원자로 생성되고, 알카리토류금속 자유원자로부터 열전자가 생성됨을 알 수 있다.

한편, 전자총(5)의 동작 초기에는 히터(15)의 열에 의해 음극(9)의 슬리이브(16)가 제어전극(10) 방향으로 순간적으로 팽창되어 음극(9)과 제어전극(10)이 급격히 가까워져 음극(9)에서 전자가 과다하게 방출되는 오버슛(Over-shoot)현상이 발생된다.

일반적으로 히터(15)의 열이 음극(9)의 슬리이브(16)에 복사되면 슬리이브(16)가 팽창되며, 이러한 팽창에 의하여 기체금속(17) 및 전자방사물질(18)이 제어전극(10) 방향으로 순간적으로 팽창하여 전류가 과다하게 방출되어지고, 전류가 시간이 지남에 따라 올라갔다가 다시 30초 정도의 시간이 경과하게 되면 다시 내려가게 되는 경향으로 오버슛 현상이 발생된다.

이러한 오버슛 현상은 대부분의 음극(9)에서 작동 초기에 발생되며, 안정적인 오버슛 현상은 음극(9)의 안정적인 방사 특성과 밀접히 관련된다.

그러나 이러한 종래의 음극 구조를 보면 홀더의 형상이 상, 하부 동일한 치수로 구성되며 홀더의 외주면 전체에서 아일렛과 접촉되어 있으므로 전자총의 작동 초기 히터의 열에 의해 홀더가 상부로 팽창할 경우 홀더가 아일렛에 마찰되어 그 팽창량이 달라지게 되며, 이로 인해 안정적인 오버슛 특성을 구현할 수 없게 된다.

즉, 홀더와 아일렛의 마찰로 인하여 음극과 제어전극 간의 간격이 셋팅값을 기준으로 달라지게 되어 초기 전류값이 증가되며, 초기 전류값이 증가되면 화면이 갑자기 밝아졌다가 전자총이 열적으로 안정 상태에 도달되면 다시 어두워지는 현상이 심화되는 문제점이 있다.

또한, 홀더가 상, 하부 동일한 치수로 구성되므로 히터로부터 슬리이브로 복사된 열이 홀더의 하부로 복사·손실되며, 이러한 열손실을 보충하기 위해서는 히터의 전류값을 상승시켜야 하므로 소비전력이 증가되는 문제점이 있다.

따라서, 홀더의 형상을 개선하여 안정적인 팽창 특성을 구현하면서도 종래의 것과 동등 이상의 효과를 창출할 수 있는 음극 구조가 바람직하다.

따라서, 본 고안은 종래의 기술에서 상, 하부 동일 치수로 구성된 홀더를 사용함에 따른 제반 문제점을 배제한 것으로, 홀더의 상부 방향으로 아일렛과의 접촉을 없애 안정적인 팽창 특성을 구현하도록 한 음극선관용 음극을 제공하는 데 그 목적이 있다.

다른 견지로는, 홀더의 하부 방향으로의 열손실을 최소화하여 적은 열량으로도 안정적인 방사특성을 구현하도록 하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 음극선관의 구성도이고,

도 2는 일반적인 음극선관용 전자총의 구성도이고,

도 3은 종래 음극의 종단면도이고,

도 4는 종래 음극의 홀더 상세도이고,

도 5는 본 고안에 따른 음극선관용 음극의 종단면도이고,

도 6은 본 고안에 따른 음극선관용 음극의 홀더 상세도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

9 : 음극 101 : 홀더

101a : 용접부 101b : 내경축소부

101c : 외경축소부

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 고안에 따른 음극선관용 음극은, 히터가 삽입되도록 일방이 개구된 슬리이브, 상기 슬리이브의 선단에 형성된 기체금속, 상기 기체금속의 상면에 도포된 전자방사물질, 상기 슬리이브와 리본을 매개로 연결된 홀더로 구성되며, 상기 홀더의 외주면에서 아일렛과 접촉되는 음극선관용 음극에 있어서:

상기 홀더는,

(1) 상기 아일렛과 접촉·용접되도록 적어도 상기 슬리이브의 하부측에서부터 일측 끝단까지 형성된 용접부; 및

(2) 외경이 상기 아일렛과 접촉하지 않도록 적어도 상기 슬리이브의 하부측에서부터 타측 끝단까지 형성되며 적어도 상기 용접부보다는 외경이 축소된 외경축소부를 포함한다.

바람직하기로, 상기 슬리이브로부터 복사된 열의 하부 방향 누설을 방지하기 위해 적어도 상기 슬리이브의 하단부측 보다는 아래쪽에 위치하며, 적어도 상기 용접부 및 상기 외경축소부보다는 내경이 축소된 내경축소부를 더 포함한 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 홀더는 아래에서부터 상기 용접부, 상기 내경축소부, 상기 외경축소부의 순으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 상기 홀더의 형상에 따라 상부방향으로는 아일렛과 접촉하지 않게 되고, 하부방향으로는 슬리이브의 하부에서 열량을 차단하는 형상이 됨을 알 수 있다.

그 결과, 상부 방향으로는 안정적인 팽창특성을 구현할 수 있으며, 하부 방향으로는 열손실이 최소화되어 적은 열량으로도 안정적인 방사특성을 구현할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 본 고안의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 고안의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 의한 음극선관용 음극의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

또한, 본 고안의 기술은 텔레비젼 수상기를 비롯하여 오실로스코우프나 레이다의 관측용 등 음극선관을 사용하는 여러 가지 제품에 적용할 수 있다.

따라서, 설명에 사용되는 도 5는 특정한 칼라음극선관용 음극이 아니고 섀도우마스크형 칼라음극선관과 트리니트론 칼라음극선관 등과 같이 전자총을 사용하는 여러가지의 음극선관용 음극에 착안한 도면이다.

또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 도 3과 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호를 부여하여 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

또한, 이하에서는 설명의 이해를 돕기 위해 섀도우마스크형 칼라음극선관에 사용한 예를 고려한다.

도 5는 본 고안에 따른 음극선관용 음극의 설명에 제공되는 실시예를 나타낸 도이고, 도 6은 본 고안에 따른 음극의 홀더 상세도이다.

본 실시 예에 따른 음극선관용 음극은 종래 기술에 따른 음극과 거의 동일하나 홀더(101)의 형상에서 차이가 있다.

즉, 홀더(101)를 구성함에 있어 하단부로부터 일정 부분까지는 아일렛(21)에 접촉·용접되도록 내경 및 외경이 큰 용접부(101a)가 구성되고, 용접부(101a)의 단부에서부터 일정 부분까지는 슬리이브(16)의 하단부로부터 복사되는 열을 차단하여 열손실을 최소화하기 위해 내경이 축소된 내경축소부(101b)가 구성되며, 내경축소부(101b)의 단부에서부터 홀더(101)의 끝단까지는 아일렛(21)과 접촉되지 않도록 외경축소부(101c)가 구성되는 것이다.

여기서, 내경축소부(101b)는 적어도 슬리이브(16)의 하부측에 위치하여야 하며, 외경축소부(101c)는 슬리이브(16)의 열 복사에 의한 팽창 특성을 구현할 수 있도록 슬리이브(16)의 하단부측에서부터 끝단까지 구성되어야 한다.

이와 같이 이루어진 본 고안에 따른 음극선관용 음극의 동작 및 작용을 이하에 설명한다.

먼저, 기본적으로 음극(9)의 전자방사물질(18)로부터 열전자를 방사시키기 위해서는 700∼800℃의 열이 필요하며, 이러한 열에 따른 현상으로 대부분의 음극(9)에서는 오버슛 현상이 발생된다.

즉, 음극(9)의 작동초기 히터(15)로부터 열을 전달받아 이 열이 슬리이브(16), 리본(20)을 통해 홀더(101)로 전도되어 상부 방향으로 열팽창되며, 이에 따라 음극(9)과 제어전극(10)이 급격히 가까워져 음극(9)에서 전자가 과다하게 방출되는 과도현상이 발생되는 것이다.

또한, 초기 동작시 음극(9)의 전류가 순간적으로 올라갔다가 내려와 안정되는 현상이 일반적으로 바람직한 특성이다.

본 고안에 따른 음극선관용 음극(9)은 작동초기 히터(15)로부터 열을 전달받아 이 열이 슬리이브(16), 리본(20), 홀더(101)로 전도되면 홀더(101)가 상부 방향으로 열팽창되는데, 홀더(101)의 슬리이브 하단부측으로부터 그 끝단까지 외경이 축소된 외경축소부(101c)가 구성되어 있으므로 이 부분에서는 아일렛(21)과 접촉되지 않게 되어 안정적인 열팽창량 즉, 초기 셋팅값 범위내의 열팽창량을 갖게 되며, 음극(9)과 제어전극(10) 사이의 간격을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

이에 따라, 시간이 지남에 따른 전류 방출 특성이 안정화되어 화면에서의 밝기 변화가 최소화되며, 안정화시간도 단축시킬 수 있게 된다.

한편, 슬리이브(16)에 전달된 열은 그 형상에 따라 개구된 하부 방향으로 복사·누설되며, 누설되는 열의 량이 많게 되면 이를 보충하기 위해 히터(15)에 인가되는 전류량을 상승시켜야 되므로 이러한 열 손실을 최소화하기 위한 구조가 필요하다.

이를 위해 본 고안은 홀더(101)의 슬리이브 하단부 아래측에 내경축소부(101b)를 구성한 것으로, 이 내경축소부(101b)에 의해 하부 방향으로 복사되는 열이 차단되어 누설되는 열의 량을 최소화시킬 수 있다.

이에 따라, 적은 열량으로도 기체금속(17)의 온도를 일정하게 유지할 수 있게 되어 안정적인 전자 방사특성 구현 및 전류량 절감을 함께 얻을 수 있게 된다.

한편, 비교 예로서 종래의 기술, 즉 다시 말해서 음극에 상, 하부 동일한 치수로 구성된 홀더를 채용한 것과 달리, 본 고안은 아일렛과 접촉되지 않도록 한 외경축소부와, 하부 방향으로의 복사열을 차단하도록 한 내경축소부를 구성한 홀더를 채용한 것을 알 수 있다.

이 결과에서, 본 고안에 의하면 상부 방향으로는 안정적인 열팽창 특성을 구현할 수 있고, 하부 방향으로는 열손실을 최소화할 수 있어 안정적인 방사특성 구현 및 소비전력 절감을 함께 얻을 수 있는 이점이 있다.

이 적용례에 의하면 본 고안은 별도의 하드웨어가 증가되는 것이 없음에도 불구하고 현저한 효과를 나타내게 되어 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.

그리고, 상기에서 본 고안의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 고안이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시 예들은 본 고안의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 고안의 첨부된 실용신안등록청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 설명으로부터 분명한 것은, 본 고안에 의하면 적은 열량으로도 안정적인 방사특성 구현할 수 있으며, 이에 따른 소비전력 절감을 얻을 수 있는 효과가 있다는 것이다.

Claims (3)

1. 히터가 삽입되도록 일방이 개구된 슬리이브, 상기 슬리이브의 선단에 형성된 기체금속, 상기 기체금속의 상면에 도포된 전자방사물질, 상기 슬리이브와 리본을 매개로 연결된 홀더로 구성되며, 상기 홀더의 외주면에서 아일렛과 접촉되는 음극선관용 음극에 있어서:

   상기 홀더는,

   (1) 상기 아일렛과 접촉·용접되도록 적어도 상기 슬리이브의 하부측에서부터 일측 끝단까지 형성된 용접부; 및

   (2) 외경이 상기 아일렛과 접촉하지 않도록 적어도 상기 슬리이브의 하부측에서부터 타측 끝단까지 형성되며 적어도 상기 용접부보다는 외경이 축소된 외경축소부를 포함한 음극선관용 음극.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬리이브로부터 복사된 열의 하부 방향 누설을 방지하기 위해 적어도 상기 슬리이브의 하단부측 보다는 아래쪽에 위치하며, 적어도 상기 용접부 및 상기 외경축소부보다는 내경이 축소된 내경축소부를 더 포함한 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 홀더는 아래에서부터 상기 용접부, 상기 내경축소부, 상기 외경축소부의 순으로 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.