KR20000038620A - 음극선관의 전자총 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 음극을 삽입하는 아일렛의 구조를 개선하여 음극선관의 초기 기동 시에 초기 전류의 안정성이 향상되도록 한 음극선관의 전자총에 관한 것이다.

개시된 본 발명은, 내부에 삽입·고정된 히터가 소정의 온도로 가열되면 열전자를 방출하는 음극과, 열전자에 의한 전자빔을 제어·가속하는 제1 및 제2 전극과, 제1 및 제2 전극이 소정 거리로 떨어져 순차 배치되게 고정하는 비드글라스를 구비하며; 양단이 개방된 제1 원통의 일단부가 내측으로 접혀져 제1 원통과 중심축이 같은 제2 원통을 형성하며, 제1 원통의 타단에 프랜지가 형성되고, 음극이 삽입되어 제2 원통의 내측에 점용접·결합되는 2중원통형상의 아일렛을 포함하며; 제2 원통의 외측이 비드서포터와 결합되며, 비드서포터는 음극이 제1 및 제2 전극과 소정 거리로 이격되도록 비드글라스에 삽입·고정된다.

이에 따라 음극선관의 초기 기동 시에 삼극부의 과도 상태에서 초기 전류 특성이 안정화되어 종래 기술과 비교할 때에 패널이 갑자기 밝아졌다가 어두워지는 현상이 현저히 감소되는 이점이 있다.

Description

음극선관의 전자총

본 발명은 음극선관용 인라인(Inline)형 전자총의 열팽창 특성 개선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음극을 삽입하는 아일렛의 열팽창 특성을 개선하여 음극선관의 초기 기동 시 전자총에 흐르는 초기 전류의 안정성이 향상되도록 한 것이다.

주지와 같이, 음극선관은 텔레비전 수상기를 비롯하여 오실로스코우프나 레이다의 관측용 등 다방면으로 가장 널리 사용되는 표시장치이다.

이러한 음극선관은 기본적으로 전자총에서 방출된 전자빔을 형광막에 랜딩(Randing)시켜 정보표시를 수행하며, 컬러 음극선관의 경우에는 다수의 격자가 전자빔의 통과 경로에 대해 수직이 되게 서로 일정한 간격을 두고 위치하여 전자빔을 일정한 세기의 형태로 제어하는 인라인형 전자총이 주로 사용된다.

이와 같은 인라인형 전자총을 내장한 음극선관으로서, 도 1에 제시된 섀도우마스크형 컬러 음극선관을 종래 기술의 한 예로, 설명한다.

상기 음극선관은, 3색(적,녹,청)을 구현하는 형광막(1)이 내면에 도포된 패널(2)과, 패널(2)의 후단에 기밀하게 융착되어 내부를 진공상태로 유지하는 펀넬(3)과, 펀넬(3)의 네크부에 봉입되어 전자빔(4)을 방출하는 인라인형 전자총(5)과, 전자빔(4)을 패널(2)의 전영역으로 편향시키는 편향요크(6)와, 전자빔(4)의 색선별을 위해 다수의 슬롯 또는 도트가 형성되어 있는 섀도우마스크(7)로 구성되며; 전자총(5)은, 스템핀(8)으로부터 전압을 인가받는 히터(9)를 각각 내장한 3개의 음극(10)과, 음극(10)에서 소정 거리로 떨어져 순차 배치되어 전자빔(4)을 제어·가속·집속하는 제1 내지 제6 전극(11∼16)과, 제6 전극(11∼16)의 상부에 부착되어 외부의 전자계를 차폐하는 쉴드컵(17)으로 구성된다.

여기서, 음극(10)과 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 삼극부라 통칭하며, 상기 삼극부는 도 2에 나타낸 바와 같이 배치된다.

동 도면에 도시된 바와 같이 상기 삼극부는, 일단에 프랜지(18a)가 형성된 원통형상의 아일렛(18)에 베이스매탈(10a)과 슬리브(10b) 및 홀더(10c)로 이루어진 음극(10)이 상기 일단으로 베이스매탈(10a)이 돌출되도록 삽입되어 홀더(10c)가 아일렛(18)의 내측에 용접·결합되며, 아일렛(18)의 외측이 비드서포터(19)와 용접·결합되고, 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 및 베이스매탈(10a)이 상호 일정한 거리를 두고 위치하도록 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 및 비드서포터(19)가 비드글라스(20)에 삽입·고정된다.

도면 중 미설명 부호 21은 아일렛(18)과 홀더(10c)와의 용접점이다.

이와 같이 구성된 종래의 기술에 따른 섀도우마스크형 컬러 음극선관은, 먼저 음극선관에 전원이 공급되면 스템핀(8)으로부터 전자총(5)의 제1 내지 제5 전극(11∼15)에 일정 전압이 인가되며 음극(10)과 히터(9)에도 일정 전압이 인가되고, 제6 전극(16)에는 펀넬(3)에 부착된 아노드를 통해 공급되는 고전압이 인가된다.

이에 따라, 음극(10)에 삽입되어 있는 히터(9)에 전류가 흐르면 온도가 상승되어 열은 복사에 의해 음극(10)에 전달되며, 다시 전도와 복사에 의해 아일렛(18)과 제1 전극(11)으로 전달되고, 다음으로 비드서포터(19)와 제2 전극(12)으로 전달된다. 이때 열전달시간의 경과에 따른 음극(10)과 제1 내지 제3 전극(11∼13) 및 비드서포트(19)의 온도 변화 특성은 도 3에 나타낸 바와 같다. 여기서 a는 음극(10), b는 비드서포터(19), c는 제1 전극(11), d는 제2 전극(12), e는 제3 전극(13)의 온도 상승 곡선이다.

그리고, 열을 전달받은 전자총(5)의 각 부분들은 열팽창이 유발되며, 열팽창의 속도는 도 3에 도시된 온도 상승 곡선과 유사하게 발생된다.

즉, 음극(10)의 열팽창은 순간적으로 발생하면서 제1 전극(11) 방향으로 팽창하며, 아일렛(18)은 서서히 제1 전극(11)의 반대 방향(도 2의 "화살표"방향)으로 팽창하고, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 상호간의 방향으로 팽창한다. 이러한 열팽창은 도 3을 통하여 알 수 있듯이 약 15분 정도에 열적으로 안정화가 이루어진다.

여기서, 히터(9)의 열을 전달받은 음극(10)의 온도가 약 800도(℃)에 도달되면 베이스매탈(10a)에서 열전자가 방출되며, 연속적인 열전자 방출에 의한 전자빔(4)은 제1 내지 제6 전극(11∼16)을 통과하면서 제어·가속·집속되고, 편향요크(6)에 의하여 패널(2)의 전영역으로 편향되며, 섀도우마스크(7)를 통과하면서 색선별이 이루어진 상태에서 형광막(1)에 랜딩되어 패널(2)에 화상이 표시된다.

그리고, 음극(10)과 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)으로 이루어진 삼극부가 열적으로 안정된 상태에서 열전자가 방출되지 않는 음극(10)의 인가 전압을 컷오프(Cut-OFF)전압으로 설정하며, 이 컷오프전압에서 음극(10)에 전압을 인가해 제2 전극(12)과의 전위차를 조절하면 전자총(5)에서 방출되는 전자빔(4)의 양이 조절된다.

도 4는 도 2에 도시된 삼극부를 구비한 음극선관에서 전원의 공급 후에 시간의 경과에 따라 전자총(5)에 흐르는 전류의 양을 측정한 그래프이다.

동 도면을 살펴보면, 전류의 양이 초기의 약 10분까지는 계속적으로 변화되다가 이후에 안정되는 것을 알 수 있다. 즉 삼극부(음극,제1 전극,제2 전극)가 열적 평형 상태를 이룰 때까지 음극(10)에서 방출되는 전자의 양이 변하는 과도 단계를 거치게 된다.

따라서, 인라인형 전자총(5)에서 초기에 방출되는 전자의 양은 음극(10)과 제2 전극(12)의 전위차에 의해서 영향을 받는 것을 물론이며, 음극(10)의 초기 팽창량에 의해서도 영향을 받게 됨을 알 수 있다.

한편, 도 4를 살펴보면 도 2에 도시된 삼극부를 구비한 종래 기술에 따른 음극선관은, 전자총(5)의 초기 전류 특성이 매우 불안정하여 약 1분내에 전자가 급격히 발생됨을 알 수 있으며, 안정 상태의 전류(약 20㎂)와 비교하면 전류의 최대치(약 40㎂)는 약 2배임을 알 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 음극(10)에서 방출하는 전자의 양에 따라 전자빔(4)의 양이 조절된다.

따라서, 종래 기술에 따른 전자총을 구비한 음극선관은, 초기 기동 시에 삼극부의 과도 상태에서 초기 전류 특성이 매우 불안정하여 패널이 갑자기 밝아졌다가 어두워지는 현상이 심하게 발생되는 문제점이 있다.

그러므로, 음극선관의 초기 기동 시 전자총에 흐르는 초기 전류의 안정성이 향상되도록 하면서도 종래의 것과 동등 이상의 효과를 창출할 수 있는 음극선관의 전자총이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 음극을 삽입하는 아일렛의 형상 개조를 통해 열팽창 특성을 개선하여 음극선관의 초기 기동 시 초기 전류의 안정성이 향상되도록 한 음극선관의 전자총을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 섀도우마스크형 컬러 음극선관의 단면도이고,

도 2는 종래 기술에 따른 음극선관용 전자총의 삼극부 단면도이고,

도 3은 도 2에 도시된 삼극부를 구비한 전자총의 온도 변화 특성을 보인 그래프이고,

도 4는 도 2에 도시된 삼극부를 구비한 음극선관에서 전자총에 흐르는 전류의 양을 측정한 그래프이고,

도 5는 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 삼극부 단면도이고,

도 6은 도 5에 도시된 삼극부를 구비한 음극선관에서 전자총에 흐르는 전류의 양을 측정한 그래프이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 음극 11 : 제1 전극

12 : 제2 전극 19 : 비드서포터

20 : 비드글라스 100 : 아일렛

101 : 제1 원통 102 : 제2 원통

103 : 프랜지 104 : 용접점

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 음극선관의 전자총은, 소정의 온도로 가열되면 열전자를 방출하는 음극과, 상기 열전자에 의한 전자빔을 제어·가속·집속하는 다수의 전극과, 이 전극들이 소정 거리로 떨어져 순차 배치되게 고정하는 비드글라스를 구비한 음극선관의 전자총에 있어서:

양단이 개방된 제1 원통의 일단부가 내측으로 접혀져 상기 제1 원통과 중심축이 같은 제2 원통을 형성하는 2중원통형상의 아일렛을 포함하며,

상기 음극은 상기 아일렛에 삽입되어 상기 제2 원통의 내측에 결합되고, 상기 제2 원통의 외측이 비드서포터와 결합되며, 상기 비드서포터는 상기 음극이 상기 전극과 소정 거리로 이격되도록 상기 비드글라스에 삽입·고정된 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 제1 원통의 길이는 상기 제2 원통의 길이보다 적어도 2배이상으로 긴 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 음극은 상기 제2 원통에 점용접으로 결합된 것을 특징으로 한다.

이와 같이하면, 히터의 열이 음극을 통하여 전달되어 아일렛이 열팽창될 때에 제1 원통은 전극의 반대 방향으로 팽창되며, 제2 원통은 음극의 방향으로 팽창된다.

그 결과, 음극선관의 초기 기동 시에 음극과 전극의 이격거리가 좁혀져 전자총에 흐르는 초기 전류의 안정성이 향상되는 이점이 있다.

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

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

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 음극선관용 전자총의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

특히, 본 발명의 기술은 텔레비전 수상기를 비롯하여 오실로스코우프나 레이다의 관측용 등 음극선관을 사용하는 여러 가지의 제품에 적용할 수 있다.

그래서, 설명에 사용되는 도 5는 특정한 컬러 음극선관이 아니고 섀도우마스크형 컬러 음극선관과 트리니트론 컬러 음극선관 등과 같이 전자총을 사용하는 여러 가지의 음극선관에 착안한 도면이다.

또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 도 1 및 도 2와 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호를 부여하여 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

그리고, 이하에서는 설명의 이해를 돕기 위해 섀도우마스크형 컬러 음극선관에 사용한 예를 고려한다.

도 5는 본 발명에 따른 음극선관용 전자총에서 삼극부의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

본 실시 예에 따른 전자총의 삼극부는, 베이스매탈(10a)과 슬리브(10b) 및 홀더(10c)로 이루어지며 내부에 삽입·고정된 히터(도시 생략됨)가 소정의 온도로 가열되면 베이스매탈(10a)에서 열전자를 방출하는 음극(10)과, 상기 열전자에 의한 전자빔을 제어·가속하는 제1 및 제2 전극(11,12)과, 제1 및 제2 전극(11,12)이 소정 거리로 떨어져 순차 배치되게 고정하는 비드글라스(20)를 구비하며; 양단이 개방된 제1 원통(101)의 일단부가 내측으로 접혀져 제1 원통(101)과 중심축이 같은 제2 원통(102)을 형성하며, 제1 원통(101)의 타단에 프랜지(103)가 형성되고, 음극(10)이 삽입되어 제2 원통(102)의 내측에 점용접·결합(104: 용접점)되는 2중원통형상의 아일렛(100)을 포함하며; 제2 원통(102)의 외측이 비드서포터(19)와 결합되며, 비드서포터(19)는 음극(10)이 제1 및 제2 전극(11,12)과 소정 거리로 이격되도록 비드글라스(20)에 삽입·고정된다.

이와 같이 구성된 삼극부를 구비한 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 작용 및 효과를 도 1, 도 3, 도 5, 도 6을 참조하여 설명한다.

먼저, 음극(10)에 삽입되어 있는 히터(9)에 전류가 흐르면 온도가 상승되어 열은 복사에 의해 음극(10)에 전달되며, 다시 전도와 복사에 의해 아일렛(100) 및 제1 전극(11), 비드서포터(19) 및 제2 전극(12)으로 전달된다. 이때 열전달시간의 경과에 따른 음극(10)과 제1 내지 제3 전극(11∼13) 및 비드서포트(19)의 온도 변화 특성은 도 3에 나타낸 바와 같이 종래 기술과 동일한 특성을 갖는다.

그리고, 열을 전달받은 전자총(5)의 각 부분들은 열팽창이 유발되며, 열팽창의 속도는 도 3에 도시된 온도 상승 곡선과 유사하게 발생된다.

즉, 음극(10)의 열팽창은 순간적으로 발생하면서 제1 전극(11) 방향으로 팽창하며, 아일렛(100)의 제1 원통(101)은 서서히 제1 전극(11)의 반대 방향(도 5의 "실선 화살표"방향)으로 팽창하고, 아일렛(100)의 제2 원통(102)에서 용접점(104) 아래 부분은 서서히 음극(10)의 방향(도 5의 "점선 화상표"방향)으로 팽창하여 음극(10)과 제2 전극(12)의 이격거리를 좁히며, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 상호간의 방향으로 팽창한다. 이러한 열팽창은 도 3을 통하여 알 수 있듯이 약 15분 정도에 열적으로 안정화가 이루어진다.

한편, 종래 기술에서도 설명한 바와 같이 인라인형의 전자총(5)은 삼극부가 열적으로 안정된 상태에서 열전자가 방출되지 않는 음극(10)의 인가 전압을 컷오프전압으로 설정하며, 이 컷오프전압에서 음극(10)에 전압을 인가해 제2 전극(12)과의 전위차를 조절하면 전자총(5)에서 방출되는 전자빔(4)의 양이 조절된다.

또한, 인라인형 전자총(5)에서 초기에 방출되는 전자의 양은 음극(10)과 제2 전극(12)의 전위차에 의해서 영향을 받는 것을 물론이며, 음극(10)의 초기 팽창량에 의해서도 영향을 받게 되고, 삼극부가 열적 평형 상태를 이룰 때까지 음극(10)에서 방출되는 전자의 양은 과도 단계를 거치게 된다.

따라서, 전자총(5)에 일정한 양의 전류가 흐르도록 한다고 가정하였을 경우에 아일렛(100)의 제1 원통(101)은 음극(10)과 제2 전극(12)과의 전위차를 크게 하는 방향으로 팽창하며, 제2 원통(102)의 용접점(104) 아래 부분은 상기 전위차를 작게 하는 방향으로 팽창하는 것이다.

여기서, 제1 원통(101)의 길이는 제2 원통(102)의 길이보다 2배이상으로 긴 것이 바람직함을 알 수 있다. 즉 제2 원통(102)의 용접점(104) 아래 부분만이 음극(10)의 방향으로 팽창하므로 제2 원통(102)의 길이는 홀더(10c)와 점용접이 가능한 길이이면 충분하다.

도 6는 도 5에 도시된 삼극부를 구비한 음극선관에서 전원의 공급 후에 시간의 경과에 따라 전자총(5)에 흐르는 전류의 양을 측정한 그래프이다.

동 도면을 살펴보면, 전류의 양이 초기의 약 8분까지는 계속적으로 변화되다가 이후에 안정되는 것을 알 수 있으며, 전류의 최대치(약 24㎂)는 안정 상태의 전류(약 20㎂)와 비교하면 약 1.2배임을 알 수 있다.

한편, 비교 예로서 종래 기술에 따른 전자총의 초기 전류 특성을 나타낸 도 4와 비교하여 보면, 전류가 안정화되는 시간은 약 2분이 단축되었을 뿐만 아니라 전류의 최대치는 약 16㎂가 감소되어, 삼극부의 과도 상태에서 초기 전류 특성이 상대적으로 매우 안정화되었음을 알 수 있다.

이 결과에서, 본 발명에 의하면 음극선관의 초기 기동 시에 패널이 갑자기 밝아졌다가 어두워지는 현상이 현저히 감소됨으로써, 제품의 신뢰성 향상을 가져올 수가 있다.

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

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

상술한 바와 같은 본 발명은, 음극선관의 초기 기동 시에 삼극부의 과도 상태에서 초기 전류 특성이 안정화되어 종래 기술과 비교할 때에 패널이 갑자기 밝아졌다가 어두워지는 현상이 현저히 감소되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 소정의 온도로 가열되면 열전자를 방출하는 음극과, 상기 열전자에 의한 전자빔을 제어·가속·집속하는 다수의 전극과, 이 전극들이 소정 거리로 떨어져 순차 배치되게 고정하는 비드글라스를 구비한 음극선관의 전자총에 있어서:

   양단이 개방된 제1 원통의 일단부가 내측으로 접혀져 상기 제1 원통과 중심축이 같은 제2 원통을 형성하는 2중원통형상의 아일렛을 포함하며,

   상기 음극은 상기 아일렛에 삽입되어 상기 제2 원통의 내측에 결합되고, 상기 제2 원통의 외측이 비드서포터와 결합되며, 상기 비드서포터는 상기 음극이 상기 전극과 소정 거리로 이격되도록 상기 비드글라스에 삽입·고정된 것을 특징으로 한 음극선관의 전자총.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 원통의 길이는 상기 제2 원통의 길이보다 적어도 2배이상으로 긴 것을 특징으로 한 음극선관의 전자총.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 음극은 상기 제2 원통에 점용접으로 결합된 것을 특징으로 한 음극선관의 전자총.