KR20010053786A - 음극선관용 전자총의 음극 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 음극 구조체는, 전자를 방출하기 위한 전자 방사 물질과, 그 전자 방사 물질을 지지하기 위한 기체 금속과, 상기 전자 방사 물질을 가열하기 위한 히터와, 그 히터를 보호하는 한편 히터로부터 발생되는 열에너지를 상기 기체 금속으로 전달하기 위한 슬리브와, 상기 슬리브를 지지하기 위한 홀더를 구비하고, 상기 슬리브는 상기 홀더에 비해 그 길이가 2 ~ 5배 길게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 음극선관용 전자총의 음극의 슬리브 길이를 연장하여 음극의 열팽창률을 증가시킴으로써, 그 동작 시에는 음극과 제1전극 사이의 거리를 가깝게 하여 높은 Ekco 전압을 발생시키고, 그에 따라 많은 전류를 얻을 수 있으며, 그 제조 시에는 음극과 제1전극 사이의 거리를 충분히 확보함으로써 제품 불량률을 최소화 할 수 있다.

Description

음극선관용 전자총의 음극 구조체{Cathode structure of electron gun for cathode ray tube}

본 발명은 음극선관용 전자총의 음극 구조체에 관한 것으로서, 특히 음극의 슬리브 길이가 개선된 음극선관용 전자총의 음극 구조체에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 음극선관의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 일반적으로 음극선관은, 전압이 인가되는 스템핀(101)과, 전자를 방출하기 위한 음극(102)과, 상기 음극에서 방출된 전자를 제어/가속하고 렌즈를 형성하기 위한 제1전극(103), 제2전극(104), 제3전극(105), 제4전극(106), 제5전극(107), 제6전극(108)과, 그 제6전극(108)의 상부에 전자총과 튜브(tube) (109)를 전기적으로 연결해 주면서 전자총을 튜브(109)의 네크(neck) 부위에 고정시키기 위한 실드컵(110)과, 전자총에서 방출된 전자들이 형성하는 전자빔(beam) (112)을 스크린(screen)(114) 전체로 골고루 편향시키기 위한 편향 요크(yoke) (111)와 일정 간격을 유지하여 색을 선별하기 위한 섀도우 마스크(shadow mask) (113)로 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 음극선관의 동작에 대해 간략히 설명한다.

먼저, 스템핀(101)으로 전압이 공급되면 음극(102)에 열이 가해지며, 그 열이 가해진 음극(102)으로부터 전자가 방출된다. 상기 방출된 전자는 제1전극(103), 제2전극(104)에 의해 제어되고, 제3전극(105), 제4전극(106)에 의해 일부 집속/가속되고, 계속해서 전자는 포커스(focus) 전극이라고 불리는 주렌즈(lens) 형성 전극인 상기 제5전극(107)과 애노드 (anode) 전극인 제6전극(108)에 의해 주된 집속/가속이 이루어진다. 이렇게 집속/가속되어 방출된 전자들이 형성하는 전자빔(112)은 편향 요크(111)에 의해 편향되어 전체 스크린(114)에 골고루 뿌려지게 된다. 그리고, 상기 전자빔(112)은 스크린(114) 앞에 설치된 섀도우 마스크(113)를 통과하여, 스크린(114)에 도포되어 있는 형광체와 충돌하여 발광을 하게 된다.

이상과 같은 음극선관에 사용되는 종래의 음극선관용 전자총의 음극의 구조와 동작에 관해 도 2를 참조하여 좀 더 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 종래의 음극선관용 전자총의 음극 구조체는, 전자를 방출하기 위한 전자 방사 물질(201)과, 그 전자 방사 물질을 지지하기 위한 기체 금속 (202)과, 상기 전자 방사 물질을 가열하기 위한 히터(203)와, 그 히터(203)를 보호하는 한편, 히터(203)로부터 발생되는 열에너지를 상기 기체 금속(202)으로 전달하기 위한 슬리브(sleeve)(204)와, 상기 슬리브를 지지하기 위한 홀더(holder)(205)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 슬리브는 그 두께가 15~30㎛이고 그 길이(l)는 5.5mm이며, 상기 홀더는 두께가 0.3mm이고 그 길이(L)는 3.0mm이다. 따라서, 슬리브와 홀더의 총 길이(l+L)는 8.5mm이고, 상기 슬리브와 홀더의 길이의 비(l/L)는 1.83이다.

상기와 같은 구조를 갖는 종래의 음극선관용 전자총의 음극의 동작을 간략히 설명한다.

먼저, 히터(203)로부터 열이 가해지면, 슬리브(204)에서 열을 흡수하여, 기체 금속(202)으로 전달된다. 그리고, 그 기체 금속(202)에 전달된 열에너지는 전자 방사 물질(201)로 전달되고, 전자 방사 물질(201)은 그 열에너지에 의해 들뜬 전자를 음극(102)과 제2전극(104) 사이에 형성되는 전압 차에 의해 방출하게 된다.

여기서, 전자총의 중요한 특성인 Ekco 전압에 대해 간략히 설명한다.

상기 제1전극(103)은 접지되어 있고, 제 2전극(105)은 수백 볼트(volt)의 높은 전압이 걸려 있다. 이 둘 사이의 전압 차로 인해 전기장이 형성되고, 이 전기장은 제1전극(103) 가까이 놓여 있는 음극의 전자 방사 물질(201)까지 형성된다. 그리고, 상기의 전기장의 전압은 제2전극(104)부터 음극 쪽으로 점차적으로 낮게 형성된다.

한편, 히터(203)로부터 열에너지를 전달받아서, 전자 방사 물질(201)의 전자는 방출되기 쉽게 들떠 있다. 따라서, 다른 힘이 더 가해지면 전자는 쉽게 방출된다.

이 때, 상기 제1전극(103)과 제2전극(104) 사이에 형성된 전기장의 전압이 상기 음극의 전자 방사 물질(201)의 전압보다 높으면 상기 들뜬 전자는 그 전기장에 의해 방출되고, 상기 음극의 전자 방사 물질(201)의 전압보다 낮으면 전자는 방출되지 않는다.

여기서, 전자 방사 물질(201)로부터 전자가 방출되기 시작하게 되는 전기장의 전압을 Ekco 전압이라고 한다.

또한, 상기 전기장에 의해 방출되는 전자를 제어하기 위해 음극에 전압을 걸어 주는데, 전자를 방출하기 위해서는 Ekco 전압보다 높게, 전자를 방출하지 않게 하기 위해서는 Ekco 전압보다 낮게 걸어준다.

한편, 상기와 같은 음극선관의 동작 중에, 히터(203)로부터 열에너지를 받은 음극(102)은 제1전극(103)쪽으로 열팽창을 하게 된다. 또한, 상기의 전기장은 제2전극(104)부터 음극(102)쪽으로 점차 낮게 형성되므로, 음극(102)이 제1전극(103)쪽으로 열팽창하게 되면 Ekco 전압이 높아지게 된다. 따라서, 상기의 음극의 열팽창은 Ekco 전압의 설정에 중요한 인자로서 작용하는데, Ekco 전압이 높으면 그에 따라 전자 방사 물질(201)로부터 발생하는 전자의 양도 많아져, 높은 휘도에서 필요한 많은 전류량을 얻을 수 있다.

한편, 상기 음극(102)의 열팽창은 그 슬리브(203)의 길이에 따라 그 팽창 정도가 달라진다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 상기 음극과 제1전극 사이의 거리와 Ekco 전압과의 관계와, 상기 음극의 슬리브 길이와 열팽창량과의 관계에 대해서 간략히 설명해 보기로 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 음극과 제1전극 사이의 거리와 Ekco 전압과의 관계를 보면, 상기 음극과 제1전극 사이의 거리가 가까울수록 Ekco 전압이 높아진다. 특히, Ekco 전압이 50V(volt)일 때의 음극과 제1전극 사이의 거리는 40㎛이다. 따라서, 높은 Ekco 전압, 특히 50V 이상의 Ekco 전압을 얻기 위해서는 음극과 제1전극 사이의 거리를 40㎛ 이하로 유지하여야 한다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 종래의 전자총에서의 음극을 구성하는 슬리브 길이는 5.5mm이고, 그에 해당하는 음극의 열팽창은 60㎛이다(이 때, 히터 전압은 6.3V이다). 따라서, 전자총 제조 시에는 상기 음극의 열팽창 길이(60㎛)를 고려하여 음극과 제1전극 사이의 거리가 100㎛ 이하가 되도록 제조하여야 한다.

한편, Ekco 전압이 50V일 때, 전자총에서 최대로 나올 수 있는 전류량은 1400~1600㎂ 정도이다. 그러나, 높은 휘도에서는 더 많은 전류량을 필요로 하게 되는데, 이렇게 많은 전류량을 얻기 위해서는 Ekco 전압을 높게 설정해 주어야 한다. 이를 위해서는 상기 전자총의 음극과 제1전극 사이의 거리를 더욱 가깝게 해주어야 한다.

예를 들어, 60V의 Ekco 전압을 얻기 위해서는, 음극과 제1전극 사이의 거리를 23㎛를 유지하여야 한다. 그러므로, 전자총 제조 시에 음극과 제1전극 사이의 거리를, 음극의 열팽창 길이(60㎛)를 고려하여 83㎛가 되도록 제조하여야 한다.

그러나, 상기와 같이 높은 Ekco 전압을 얻기 위해 음극과 제1전극 사이의 거리를 100㎛ 이하로 제조하는 데에는 여러가지 문제점이 있다.

그 중, 전자총 제조 공정에서 음극과 제1전극 사이의 거리를 일정하게 유지시키는 공정에서 제품의 불량률이 높다. 특히, 전자총의 음극과 제1전극 사이의 거리를 100㎛ 이하로 제조할 때에는 제품의 불량률이 더욱 증가하게 되고, 또한 제1전극의 지름이 0.4mm 이하인 전자총에서는 그 불량률이 기하 급수적으로 늘어난다.

그러므로, 종래의 전자총의 음극 구조체는, 높은 Ekco 전압을 얻기 위해 상기 음극과 제1전극 사이의 거리를 가깝게 하면 제품의 불량률이 증가하고, 그 불량률을 줄이기 위해 상기 음극과 제1전극 사이의 거리를 충분히 확보하면, 높은 Ekco 전압을 얻기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 음극선관용 전자총 제조 시에 음극의 열팽창에 영향을 끼치는 슬리브 길이를 연장하고 음극과 제1전극 사이의 거리를 충분히 확보함으로써, 전자총 제품 공정 시에 발생하는 제품 불량률을 줄이고, 상기 길이가 연장된 슬리브에 의해 높은 Ekco 전압을 얻어 많은 전류를 얻을 수 있는 음극선관용 전자총의 음극 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 음극선관의 개략도.

도 2는 종래의 음극선관용 전자총의 음극 구조도.

도 3은 음극선관용 전자총에서의 음극과 제1전극 사이의 거리와 Ekco 전압과의 관계를 나타낸 도면.

도 4는 음극선관용 전자총에서의 음극의 슬리브 길이와 음극의 열팽창량과의 관계를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 음극 구조도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101...스템핀 102...음극

103...제1전극 104...제2전극

105...제3전극 106...제4전극

107...제5전극 108...제6전극

109...튜브 110...실드컵

111...편향 요크 112...전자빔

113...섀도우 마스크 114...스크린

201, 501...전자 방사 물질 202, 502...기체 금속

203, 503...히터 204, 504...슬리브

205, 505...홀더

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 음극 구조체는, 전자를 방출하기 위한 전자 방사 물질과, 그 전자 방사 물질을 지지하기 위한 기체 금속과, 상기 전자 방사 물질을 가열하기 위한 히터와, 그 히터를 보호하는 한편 히터로부터 발생되는 열에너지를 상기 기체 금속으로 전달하기 위한 슬리브와, 상기 슬리브를 지지하기 위한 홀더를 구비하는 음극선관용 전자총의 음극 구조체에 있어서, 상기 슬리브는 상기 홀더에 비해 그 길이가 2 ~ 5배 길게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 슬리브가 홀더의 4 ~ 4.7배인 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은, 높은 휘도에서 필요한 많은 전류를 얻을 수 있는 높은Ekco 전압을 발생시킬 수 있고, 제품 불량률을 최소화 할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 음극의 구조를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 음극선관용 음극 구조체는 종래의 음극선관용 전자총의 음극 구조체와 기본 골격을 같이한다. 즉, 전자를 방출하기 위한 전자 방사 물질(501)과, 그 전자 방사 물질을 지지하기 위한 기체 금속(502)과, 상기 전자 방사 물질을 가열하기 위한 히터(503)와, 그 히터(503)를 보호하는 한편 히터 (503)로부터 발생되는 열에너지를 상기 기체 금속(502)에게 전달하기 위한 슬리브 (504)와, 상기 슬리브(504)를 지지하기 위한 홀더(505)를 구비한다.

그러나 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 음극 구조체에서의 상기 슬리브(504)의 길이(l)는 상기 홀더의 길이(L)에 비해 그 길이가 4.67배 길게 되어 있는 것이 특징적으로 다르다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 음극의 동작은 종래의 음극선관용 전자총의 음극의 동작과 동일하다.

그러나, 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 음극은 그 슬리브(504)와 홀더(505)의 길이의 비(l/L)를 4.67이 되게 함으로써, 그 동작 시의 음극의 열팽창 정도가 다르다.

도 3 및 도 4를 다시 참조하면, 전술한 바와 같이, 전체 슬리브(504)와 홀더(505)의 길이(l+L)는 8.5mm이고, 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 음극의슬리브와 홀더의 길이의 비(l/L)는 4.67이므로, 그 슬리브(504) 길이는 7.0mm이고, 그에 따른 음극의 열팽창량은 75㎛이다. 그러므로, 음극선관용 전자총 제조 공정에서 제품의 불량률을 적게 하기 위하여 음극과 제1전극 사이의 거리를 100㎛로 유지하였을 때, 동작 시에는 그 음극과 제1전극 사이의 거리는 25㎛가 된다.

한편, 종래의 음극선관용 전자총의 음극의 슬리브 길이는 5.5mm이고 그에 따른 열팽창량은 60㎛이므로, 음극과 제1전극 사이의 거리를 제품의 불량률이 적은 100㎛로 유지하였을 때 음극과 제1전극 사이의 거리는 40㎛가 된다.

이 때, 각각의 음극과 제1전극 사이의 거리에 따른 Ekco 전압은 음극과 제1전극 사이의 거리가 40㎛일 때 50V이고, 25㎛일 때 59V이다.

따라서 본 발명에서의 Ekco 전압이 종래 기술에서의 Ekco 전압보다 9V가 증가하고, 그에 따라 많은 전류를 얻을 수 있다.

상기 실시예에서는 슬리브(504)와 홀더(505)의 길이의 비(l/L)가 4.67인경우에 대해 설명하였지만, 종래의 기술보다 우수한 효과를 나타내면서도 구조적인 결함을 방지할 수 있는 길이의 비(l/L)는 대략 2 ~ 5 정도이다.

이상과 같이, 음극선관용 전자총의 슬리브 길이를 연장하여 음극의 열팽창률을 증가시킴으로써, 그 동작 시에는 음극과 제1전극 사이의 거리를 가깝게 하여 높은 Ekco 전압을 발생시키고 그에 따라 많은 전류를 얻을 수 있으며, 그 제조 시에는 음극과 제1전극 사이의 거리를 100㎛를 유지함으로써 제품 불량률을 감소시킬 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 음극 구조체에 따르면, 상기 음극의 슬리브 길이를 연장하여 그 열팽창률을 증가시킴으로써, 상기 음극선관용 전자총의 동작 시에는 음극과 제1전극 사이의 거리를 가깝게 할 수 있고 그에 따라 높은 Ekco 전압을 발생시켜 많은 전류를 얻을 수 있고, 또한 그 제조 시에는 음극과 제1전극 사이의 거리를 충분히 확보함으로써 음극선관용 전자총의 음극의 제조 공정에서 제품 불량률을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 전자를 방출하기 위한 전자 방사 물질과, 그 전자 방사 물질을 지지하기 위한 기체 금속과, 상기 전자 방사 물질을 가열하기 위한 히터와, 그 히터를 보호하는 한편 히터로부터 발생되는 열에너지를 상기 기체 금속으로 전달하기 위한 슬리브와, 상기 슬리브를 지지하기 위한 홀더를 구비하는 음극선관용 전자총의 음극 구조체에 있어서,

   상기 슬리브는 상기 홀더에 비해 그 길이가 2 ~ 5배 길게 되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극 구조체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 슬리브 길이가 상기 홀더길이의 4 ~ 4.7배의 길이로 되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총의 음극 구조체.